Wat is IR-drop?

Verschijnsel waarbij de voedingsspanning die de schakeling bereikt daalt doordat stroom (I) door de weerstand (R) van de voedingsbedrading loopt. Veroorzaakt toenemende schakelingsvertraging en storingen.

Japanse benaming: IRドロップ

“IR-drop” komt voor in 4 oefenvragen uit 4 onderwerpen, bijv. Interconnectprocessen, Packaging en montage, LSI-ontwerpflow en EDA.

Vakgebied: Interconnectprocessen

Nu oefenen: vragen over IR-drop

Hoe heet het verschijnsel waarbij de voedingsspanning die de schakeling bereikt daalt doordat stroom door de weerstand van de voedingsbedrading loopt?

  1. AIR-drop
  2. BOverspraak (crosstalk)
  3. CDIBL
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. IR-drop

Ook voedingsbedrading heeft weerstand, dus als een stroom I vloeit ontstaat een spanningsval I × R en daalt de spanning die de schakeling bereikt. Dit is IR-drop; bij een voeding van 0,7 V vertraagt de schakeling al enkele procenten bij een daling van 5% (35 mV), wat timingschendingen en storingen kan veroorzaken. Samen met de daling door inductantie bij snel veranderende grote stromen (L·di/dt) wordt dit beperkt door voedingsbedrading dik en maasvormig aan te leggen en decoupling-condensatoren te plaatsen.

Wat is de belangrijkste reden om bij een BGA-behuizing met veel pennen het grootste deel van de ballen aan voeding en aarde toe te wijzen?

  1. AOm de behuizing zwaarder te maken
  2. BOm het aantal signalen te verminderen
  3. COm grote stromen te verdelen en de weerstand en inductantie van de voeding te verlagen, zodat voedingsruis en spanningsval worden onderdrukt
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Om grote stromen te verdelen en de weerstand en inductantie van de voeding te verlagen, zodat voedingsruis en spanningsval worden onderdrukt

Chips met hoge prestaties verbruiken soms meer dan 100 A, en bij plotselinge stroomveranderingen ontstaan een spanningsval door de weerstand van het voedingspad (IR-drop) en spanningsschommelingen door inductantie. Door veel voedings- en aardballen parallel te plaatsen, wordt de stroom verdeeld, dalen weerstand en inductantie van het pad en wordt de voeding stabiel. Het is daarom niet ongebruikelijk dat meer dan de helft van de ballen aan voeding en aarde wordt toegewezen.

“IR-drop” in de toelichting

Vragen met “IR-drop” (4)

  1. Hoe heet het verschijnsel waarbij de voedingsspanning die de schakeling bereikt daalt doordat stroom door de weerstand van de voedingsbedrading loopt?
  2. Wat is de belangrijkste reden om bij een BGA-behuizing met veel pennen het grootste deel van de ballen aan voeding en aarde toe te wijzen?
  3. Welke analyse van de voedingsbedrading wordt bij de laatste controle vóór tape-out (sign-off) naast de timingverificatie uitgevoerd?
  4. Welke van de volgende is GEEN reden waarom marge in de voedingsspanning van een chip nodig is?

Verwante termen

BGA Tape-out DRC (design rule check) LVS Elektromigratie Adaptive voltage scaling (AVS) Air gap Backside power delivery Barrièremetaal (barrier metal) Contact

Naar de woordenlijst