最後更新:2026年10月8日設計・架構晶片設計流程(RTL 至投片)中國大陸:毛刺

突波(Glitch)是什麼

Glitch

Glitch(突波)是指數位電路訊號中瞬間出現的非預期短脈衝。它是因各訊號路徑的延遲時間不同,使原本不應變化的輸出瞬間反轉而產生。進入時脈或非同步重置時會造成電路誤動作,無謂的反轉也會增加功耗,因此須以不會產生glitch的電路設計因應。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

Glitch(突波)是指數位電路訊號中瞬間出現的非預期短脈衝(鬚狀波形)。在英文中意指「小故障」,也有用來指遊戲或軟體出現非預期行為之錯誤的用法,但在半導體・電子電路中主要是指這種短脈衝。Glitch進入記憶元件(正反器)的時脈或重置時,會成為電路誤動作的原因。

Glitch的主要原因是各訊號路徑的延遲時間不同。例如多個輸入同時變化時,若各訊號到達閘的時間稍有偏差,邏輯上不應變化的輸出就可能瞬間反轉(危障,hazard)。組合電路的輸出即使出現glitch,只要在下一個時脈時點數值已穩定,在同步電路中就不會造成問題;但若將該訊號用作時脈或非同步重置,即使是短脈衝也會讓正反器反應而誤動作。在停止・切換時脈的電路中,會使用無glitch(glitch-free)的時脈切換電路或時脈閘控用的單元。

Glitch也會影響功耗。CMOS電路每次訊號反轉都會消耗電力,因此在無意義glitch反轉較多的電路中,浪費的電力會增加。這在運算電路等級數多的組合電路中特別明顯,可透過使延遲一致的設計來減少。此外還有電源電壓瞬間下降的電源glitch,以及刻意擾亂電源或時脈使加密晶片誤動作的glitch攻擊(故障注入攻擊)等用法,安全晶片會配備偵測電路加以防範。

突波(Glitch)的常見問題

Glitch為什麼會發生?
因為各訊號路徑的延遲時間不同。多個輸入同時變化時,若各訊號到達閘的時間稍有偏差,邏輯上不應變化的輸出就會瞬間反轉,產生短脈衝。這也稱為危障(hazard)。
Glitch會造成什麼問題?
時脈或非同步重置訊號中若出現glitch,正反器會在非預期的時間動作,使電路誤動作。此外,無謂的訊號反轉增加也會使功耗增加。在同步設計中,若在數值穩定後才擷取,資料訊號的glitch通常不會造成問題。

相關設備・材料

比較文章

所屬主題