低功耗基础概念——isolation cell

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低功耗设计基础：Power Gating详解
低功耗实例——isolation cell及level shifter的选择

低功耗设计基础：Power Gating详解

低功耗设计基础：Power Gating详解

isolation cell是shutdown模块和always on模块之间的接口。

当信号从一个module传入另一个module，如果shutdown模块的电源关闭，则输出信号可能出现不可预测的数值，若此数值传递给always on模块，可能会导致功能出现问题。因此需要将电源关闭module的输出信号和其他module隔离开来，给所有的边界信号加入isolation cell（ISO）。

Isolation cell的作用在于在电源关掉之后，将某个信号电位固定到高电位或低电位，保证输出的信号是一个确定值（1或0）。其原理也很简单，基本上等同于AND或者OR门。

而电源打开时，Isolation cell则表现的像一个Buffer，输出等于输入即可。同时，如果被关断的电路输入固定电压，也可能产生对地的电流，Isolation cell可对该部分电流进行保护。一般来说Isolation Cell的输出部分有较大的电容负载，也就是说Isolation Cell的延时将会比较大，对时序有一定的影响，是需要注意的。

为了保证isolation cell能够在power down的时候仍然能够正常工作，一般来说isolation cell都会有一个primary power和一个secondary power，后者能够保证前者power down时器件仍然能够工作。

关于isolation cell的插入位置，我们需要决定是放在power gated module (source module)内还是always-on module (destination module)内。

摆放在 source module 的ouput 端一是可以节省所需要的 isolation cell 数量（考虑一个模块引脚的输出连到多个模块引脚的输入的情况），二是便于check。

摆放在destination module的input 端优点是 isolation cell 需要 always-on 的 power。若放在 source module的output端，还需要引 always-on 的 power rail 过来。

不管放在那里，其power的连接都需要额外的注意。isolation放置的地方都需要gated power和always-on power同时存在并且物理和逻辑连接都正确，因此经常会把isolation cell指定一个固定的区域放置，可以选择在此区域中打上两种不同的power stripe和power rail来连接它们，抑或选择让工具以自动routing的方式将secondary power连接起来，后者主要在非先进工艺中才可能出现。

对于数字后端实现而言，这个Isolation cell需要在综合阶段编写upf，让工具自动插入。

如果在source module进行 output isolation，那么需要避免power-gated buffer被插入到isolation cell的输出信号后面。

如果在destination module进行input isolation，在布局布线阶段，需要将ISO cell的input pin设置dont_touch，防止在PD2 输出信号和ISO cell之间插buffer。（个人理解：因为ISO cell是用来保证PD2关断之后，将PD2输出的X态信号转换成稳定的高/低信号，而如果在PD2输出信号和ISO cell之间插入了buffer，在PD2关断时，PD2的输出是X态，插入的这个buffer的状态就会有问题。）

低功耗实例——isolation cell及level shifter的选择

低功耗实例——isolation cell及level shifter的选择