自动布局布线.ppt
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1、自动布局布线自动布局布线典型流程典型流程系统功能 不满足系统规划满足 功能 不正确系统结构不合理 时序 不满足动态仿真正确 功能正确典型流程典型流程功 能 要 求系统建模(Matlab等)电路仿真手工设计版图后仿真满足满足不满足不满足行为设计(Verilog/VHDL)行为仿真时序仿真版图自动布局、布线流片、封装、测试不满足满足满足不满足不满足 后仿真综合、优化网表满足流片、封装、测试功能要求系统建模MatlabModelsim,Questasim,Muxplus IIDesign CompilerAstro,Encounter数字数字VLSI 流程流程MatlabSpectreVirtuos
2、o,lakerCalibre模拟模拟IC 流程流程主要内容主要内容n自动布局布线基本概念自动布局布线基本概念n自动布局布线工具介绍自动布局布线工具介绍nAstro布局布线流程布局布线流程assign mux_out=!mux_control&mux_in1|mux_control&mux_in2|mux_in1&mux_in2;/assign mux_out=mux_control?mux_in1:mux_in2;翻译翻译映射映射setup/holdn建立(建立(setup)时间是指触发器的时钟信号上)时间是指触发器的时钟信号上升沿到来以前,数据稳定不变的时间。升沿到来以前,数据稳定不变的时间
3、。n保持(保持(hold)时间是指触发器的时钟信号上升)时间是指触发器的时钟信号上升沿到来以后,数据稳定不变的时间。沿到来以后,数据稳定不变的时间。n裕度(裕度(slack):是时序要求与实际时序之间):是时序要求与实际时序之间的差值,反映了时序是否满足要求。裕度为正,的差值,反映了时序是否满足要求。裕度为正,满足要求;反之不满足。满足要求;反之不满足。裕度要求的时间裕度要求的时间-实际的时间实际的时间dataclk自动布局布线基本概念自动布局布线基本概念n版图,版图,GDS,GDS II(Graphic Data System),用来控制集成电路光掩膜绘制用来控制集成电路光掩膜绘制。n自动布
4、局自动布局+自动布线自动布线=画完版图画完版图网表文件网表文件nFAHDLX U1_5(.A(A5),.B(B5),.CI(carry_5_),.CO(carry_6_),.S(SUM5);n FAHDLX U1_4(.A(A4),.B(B4),.CI(carry_4_),.CO(carry_5_),.S(SUM4);nFAHDLX U1_3(.A(A3),.B(B3),.CI(carry_3_),.CO(carry_4_),.S(SUM3);nAND2HDLX U1(.A(A0),.B(B0),.Z(carry_1_);XOR2HDLX U2(.A(B0),.B(A0),.Z(SUM0);自
5、动布局布线工具自动布局布线工具Astro介绍介绍Astro是是Synopsys公司开发的一种基于标准单公司开发的一种基于标准单元的版图自动生成工具,通过调用标准单元库中元的版图自动生成工具,通过调用标准单元库中的门单元进行自动布局布线完成版图设计,其前的门单元进行自动布局布线完成版图设计,其前身是身是Avanti公司(公司(2002年被年被Synopsys公司收购)公司收购)的的Apollo。2007年以后软件叫年以后软件叫ICC。Astro特点特点nAstro能够使设计得到更快收敛。能够使设计得到更快收敛。nAstro强调设计过程中的超深亚微米效应,在整个设强调设计过程中的超深亚微米效应,在
6、整个设计过程中考虑了所有的物理效应。计过程中考虑了所有的物理效应。n具有很好的时钟树综合机制,能够提高时钟频率,完具有很好的时钟树综合机制,能够提高时钟频率,完成高性能电路的设计。成高性能电路的设计。n通过布局控制和早期对时序和拥塞的预估,可以提高通过布局控制和早期对时序和拥塞的预估,可以提高产品率。产品率。n能够通过遵循最新、最先进的制造工艺规则来提高设能够通过遵循最新、最先进的制造工艺规则来提高设计的可靠性。能自动处理天线效应修复、孔优化、金计的可靠性。能自动处理天线效应修复、孔优化、金属填充物添加、宽铝开槽等。属填充物添加、宽铝开槽等。n高性能的算法及分布式的布线能力大大缩短了设计周高性
7、能的算法及分布式的布线能力大大缩短了设计周期。期。自动布局布线流程自动布局布线流程参考库参考库时序约束文件时序约束文件IO管脚排列文件管脚排列文件工艺文件工艺文件门级网表门级网表数据输入数据输入布局规划布局规划布局布局时钟综合时钟综合布线布线静态时序分析,后仿真静态时序分析,后仿真DRC、LVS流片流片数据输入数据输入n工艺库文件工艺库文件-是是Foundry或或IP提供商提供的各提供商提供的各种库(标准单元库、种库(标准单元库、IO库、库、SRAM库和库和IP库)库)和工艺文件和工艺文件。网站下载网站下载n设计文件设计文件网表文件(网表文件(DC综合得到)和时序综合得到)和时序约束文件约束文
8、件(SDC格式,格式,DC综合得到综合得到)。n管脚排列文件(管脚排列文件(TDF格式)格式)-手动编写。手动编写。IO管脚排列文件管脚排列文件 n定义芯片的定义芯片的IO管脚顺序之外,还要插入一些特管脚顺序之外,还要插入一些特殊的殊的IO单元,如各种类型的电源单元,如各种类型的电源IO、地、地IO和和Corner IO。n/插入给插入给Core供电的电源供电的电源IO(PVDD1W)和地)和地IO(PVSS1W)ninsertPad VDD PVDD1W VDD VDDninsertPad VSS PVSS1W VSS VSSn/插入给插入给IO供电的电源供电的电源IO(PVDD2W)和地)
9、和地IO(PVSS2W)ndbCreateCellInst(geGetEditCell)PVDD2W VDD33 0 No(0 0)design_inndbCreateCellInst(geGetEditCell)PVSS2W VSS33 0 No(0 0)design_inn/插入插入Corner ndbCreateCellInst(geGetEditCell)PCORNERW CORNER1 0 No(0 0)design_inn/卸载原来的卸载原来的IO顺序定义顺序定义ntdfPurgePadConstrn/定义四个定义四个Corner IO的位置的位置npad CORNER1 Bott
10、omn/定义芯片下面一排定义芯片下面一排IO管脚位置顺序,从左到右依次定义管脚位置顺序,从左到右依次定义npad PLBI18N_HostAddr7 bottom 1n.n/定义芯片右面一排定义芯片右面一排IO管脚顺序,从下到上依次定义管脚顺序,从下到上依次定义npad PLBI16N_TestMode0 right 1n.工具启动工具启动nsource/opt/demo/synopsys.envnastro_shell&工具界面工具界面命令输入创建设计库创建设计库 ncmCreateLibnsetFormField Create Library Library Name 设计库名设计库名ns
11、etFormField Create Library Technology File Name 工艺文件名称工艺文件名称nsetFormField Create Library Set Case Sensitive 1nformOK Create Library创建设计库创建设计库 设计文件导入设计文件导入设计文件导入设计文件导入nauVerilogToCellnsetFormField Verilog To Cell Library Name 设计库名设计库名nsetFormField Verilog To Cell Verilog File Name Verilog网表文件名网表文件名ns
12、etFormField Verilog To Cell Output Cell Name 输出的设计单元名输出的设计单元名nsetFormField Verilog To Cell Top Module Name Verilog网表文件中网表文件中最顶层的模块名最顶层的模块名nformButton Verilog To Cell refLibOptionsnsetFormField Verilog To Cell Reference Library 参考库参考库1nformButton Verilog To Cell addnsetFormField Verilog To Cell Refer
13、ence Library 参考库参考库2nformButton Verilog To Cell addnsubFormHide Verilog To Cell 2nformButton Verilog To Cell globalNetOptionsnsetFormField Verilog To Cell Net Name VDDnsetFormField Verilog To Cell Port Pattern VDDnformButton Verilog To Cell applynsetFormField Verilog To Cell Net Name VSSnsetFormFiel
14、d Verilog To Cell Port Pattern VSSnformButton Verilog To Cell applynsubFormHide Verilog To Cell 1nformOK Verilog To Cell“打开设计单元(打开设计单元(Cell)ngeOpenCell /打开设计单元打开设计单元nsetFormField Open Cell Cell Na me design_in nformOK Open Cell布局规划布局规划 布局规划主要是确定芯片的尺寸、模块的位置、布局规划主要是确定芯片的尺寸、模块的位置、标准单元的排列形式、标准单元的排列形式、IO
15、单元及宏单元的位置单元及宏单元的位置放置、电源和地线的分布等。放置、电源和地线的分布等。布局规划布局规划流程流程 整体规划整体规划电源电源/底线底线规划规划加加Pad Filler 1.装载装载IO管脚排列文件管脚排列文件 2.芯片面积、标准单元布局方式的选择芯片面积、标准单元布局方式的选择 3.宏单元放置宏单元放置 1.将标准单元、将标准单元、IO单元和宏单元的电源、单元和宏单元的电源、地端口与电源线、地线相连。地端口与电源线、地线相连。2.在核在核(Core)和和IO单元之间加入电源单元之间加入电源/地地环环(ring)。加布局障碍加布局障碍 3.加加Strap。4.将芯片的将芯片的Rin
16、g连接到电源连接到电源/地地IO的电源、的电源、地端口。地端口。整体规划整体规划装载装载IO管脚排列文件管脚排列文件 naxgLoadTDFnsetFormField Load TDF File Cell Name design_innsetFormField Load TDF File TDF File Name./data/iocons.tdfnformOK Load TDF File整体规划整体规划标准单元布局标准单元布局n芯片面积受两方面因素决定,一个是芯片面积受两方面因素决定,一个是IO单元的单元的个数,另一个是标准单元和宏单元(个数,另一个是标准单元和宏单元(SRAM和和IP)的数
17、量。)的数量。npad限制的设计限制的设计(pad Limited Design)。ncore限制的设计限制的设计(core Limited Design)。整体规划整体规划标准单元布局标准单元布局IO PADCoreCorner整体规划整体规划标准单元布局标准单元布局在设计窗口中选择在设计窗口中选择Design Setup-setup floorplan 整体规划整体规划标准单元布局标准单元布局naxgPlannernsetFormField Floor Planning Row/Core Ratio 1nsetFormField Floor Planning Double Back 1ns
18、etFormField Floor Planning Start from first row 1nsetFormField Floor Planning Flip first row 1nsetFormField Floor Planning Core To Left 100nsetFormField Floor Planning Core To Bottom 100nsetFormField Floor Planning Core To Right 100nsetFormField Floor Planning Core To Top 100nformOK Floor Planning整体
19、规划整体规划宏单元放置宏单元放置n宏单元的放置一般通过手工进行。宏单元的放置一般通过手工进行。n单机选中相应的宏单元,然后选择设计窗口中单机选中相应的宏单元,然后选择设计窗口中的的Modify整体规划整体规划宏单元放置宏单元放置ngePointSelect/选中宏单元选中宏单元naddPoint 1(699.105000 3040.105000)ngeMove/移动移动nsetFormField Move Snap YnaddPoint 1(638.390000 2964.210000)/坐标点坐标点naddPoint 1(638.390000 783.560000)nsetFormField
20、 Move Snap XnaddPoint 1(709.225000 884.750000)naddPoint 1(1017.855000 884.750000)nformCancel Move电源地线规划电源地线规划电源电源/地线网络分布在整个芯片,为设计的每一地线网络分布在整个芯片,为设计的每一个单元提供稳定的电压,它的设计的好坏直接关个单元提供稳定的电压,它的设计的好坏直接关系到芯片的性能。一个完整的电源系到芯片的性能。一个完整的电源/地网络的设地网络的设计应该包括电压降(计应该包括电压降(lR Drop)和电迁移)和电迁移(EM,Electromigration)的考虑。)的考虑。电源
21、地线规划电源地线规划n将标准单元、将标准单元、IO单元和宏单元和宏单元的电源、地端口与电源单元的电源、地端口与电源线、地线相连。在设计窗口线、地线相连。在设计窗口中选择中选择Pre Route-Connect Ports to P/G电源地线规划电源地线规划naprPGConnect /将标准单元、IO单元和宏单元的电源端口与电源线相连nsetFormField Connect/Disconnect PG Net Name VDDnsetFormField Connect/Disconnect PG Port Pattern VDDnformOK Connect/Disconnect PGna
22、prPGConnect /将标准单元、IO单元和宏单元的地端口与地线相连nsetFormField Connect/Disconnect PG Net Name GNDnsetFormField Connect/Disconnect PG Port Pattern GNDnsetFormField Connect/Disconnect PG Net Type GroundnformOK Connect/Disconnect PG电源地线规划电源地线规划在在核核(Core)和和IO单单元元之之间间加加入入电电源源/地地环环(ring),它它是是连连接接内内部部电电源源/地地和和电电源源/地地IO
23、的的纽纽带带。电电源源/地地环环上上的的电电流流是是最最大大的的,因因此此它它的的线线宽宽也也最最大大。在在 设设 计计 窗窗 口口 中中 选选 择择PreRoute-Rectangular 电源地线规划电源地线规划naxgCreateRectangularRingsnsetFormField Create Rectangular Rings Net Name(s)VDD,VSSnsetFormField Create Rectangular Rings Left 2nsetFormField Create Rectangular Rings Right 2nsetFormField Crea
24、te Rectangular Rings Bottom 2nsetFormField Create Rectangular Rings Top 2nsetFormField Create Rectangular Rings L-Width 15nsetFormField Create Rectangular Rings R-Width 15nsetFormField Create Rectangular Rings B-Width 15nsetFormField Create Rectangular Rings T-Width 15nsetFormField Create Rectangula
25、r Rings L-Layer 66nsetFormField Create Rectangular Rings R-Layer 66nsetFormField Create Rectangular Rings B-Layer 66nsetFormField Create Rectangular Rings T-Layer 66nformOk Create Rectangular Rings电源地线规划电源地线规划加加Strap。为为了了减减小小到到达达晶晶体体管管上上的的电电压压降降,除除了了在在芯芯片片的的周周围围加加环环外外,还还应应加加一一些些较较宽宽的的垂垂直直贯贯穿穿于于整整个个芯
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