常用低功耗单元
- isolation cell：隔离单元
- 用于关断电源域到常开电源域的接口
- level shifter：电平转换器
- 用于拥有不同电压的电源域的接口
- power switch：电源开关
- 用于关断电源域打开和关闭电源
- state retention cell：状态保持单元
- 用于在可关断电源域关闭时保存关键bit信号
- always on cell：常开单元
- 用于缓冲关断电源域中常开的网络或跨不同电源域的网络
- always on buffer/inverter
isolation cell
isolation cell可分为to type和from type两种
- to type放在always on电源域
- from type放在shut off电源域
to type isolation cell
这是一个and type的isolation cell，当enable信号为1时，为isolate状态，enable信号为0时，为normal状态
from type isolation cell
这是一个from type的isolation cell，enable pin和out pin用backup power供电
level shifter
level shifter功能：
- 防止低电压信号直接驱动高电压域的逻辑
- 防止高电压域的信号直接驱动低电压域的逻辑（不必要）
level shifter
level shifter的类型：
- 单元结构：
- 通常一个输入，一个输出，功能相当于一个buffer
- 按照功能分类：
- buffer type
- AND/OR type：拥有enable信号的level shifter，function = level shifter + isolation
- 按照输入到输出电压范围：
- LH：低到高
- HL：高到低
- LH_HL：双向
- 按照location分类：
- from type：驱动Power domain中使用，通常两个电源管脚
- to type：接收Power domain中使用，HL类型：1个power pin，LH类型以及双向：2个power pin
- any location：能够在任何power domain中使用，通常有三个power pin
to type level shifter
from type level shifter
power switch
power switch功能：
- 在关闭电源域内或周围添加单元以控制域电源
power switch类型：
- Coarse Grain：一个power switch cell控制一片逻辑单元的电源关断和打开
- Power shut off：header switch，简单建模成PMOS连接到电源网络，最多被使用到
- Ground shut off：footer switch，简单建模成NMOS连接到地网络，因为电子的迁移率高于空穴
- Fine Grain：将power switch嵌入到cell中，通常使用在macro cell
- 精确控制，但面积开销大
power switch
header cell类型：
- Cell structure：
- 无使能输出，一个使能输入
- 一个使能输入，一个使能输出
- 两个使能输入，两个使能输出
- switch pattern：
- Ring Type：围绕关断电压域或者macro cell
- Column Type：关断电压域内
power switch type: ring type/column type
- 大多数shut off design都用的是column type，用ring type会导致block中心位置的电压降比较大
- ring type 比较多用于macro cell的电源管理
power switch type: 1 enable/1 enable in 1 enable out/2 enable in 2 enable out
- 1 enable
- 使用的不是很多，所有power switch的enable端接到一个net上是multi fanout，有drv风险，需要用always on buffer做成buffer tree，开销大；
- 1 enable in 1 enable out
- 内置了一个buffer，buffer电源连在always on电源上
- 形成chain的结构
- 2 enable in 2 enable out
- 两个PMOS和两个buffer，PMOS的size不一样
- 它可以通过延迟或分阶段地开启或关闭Power Switch，减少rush current和IR drop
- 先开启较小的PMOS，再开启较大的PMOS
power switch library
always on cell
常见需要always-on buffer的情况：
- 一个信号需要穿过一个可关断电源域，需要增加always-on cell
- 仅有一条准则：新加入的buffer不能引入任何低功耗违例（缺少isolation或者shifter）
always on cell