所有芯片的設(shè)計跟普通的產(chǎn)品一樣,需有一個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化的流程(flow)。然后工程師們按照流程,運行和調(diào)試參數(shù)來得到一個合格的結(jié)果。
隨著EDA軟件的不斷發(fā)展,新的技術(shù)不斷涌現(xiàn),flow的選擇性也呈現(xiàn)出多元化的趨勢。所以了解新知識,新技術(shù)對于我們來說,是相當(dāng)有必要的。
從設(shè)計的大方向上講,flow分為傳統(tǒng)的展平式設(shè)計(flat flow)和層次化設(shè)計(hierarchical flow)。展平式設(shè)計是集成電路設(shè)計中最基本的一種方法,芯片在全局范圍內(nèi)進行優(yōu)化,通過布局繞線實現(xiàn)物理設(shè)計,提取RC參數(shù)進行時序分析,最后產(chǎn)生GDSII文檔完成全部過程。簡單的可以參考如下flat flow示意圖:
展平式設(shè)計通常能取得更好的時序結(jié)果,但是卻要花費極長的設(shè)計周期。隨著電子技術(shù)的極速發(fā)展,單個芯片上的邏輯單元已經(jīng)從幾萬們增加到幾千萬門,甚至幾億門。這對EDA工具,工程師,甚至計算機硬件都是一個極大的挑戰(zhàn)。這時候就產(chǎn)生了層次化設(shè)計方案(hierarchical flow,簡稱Hier flow)。
層次化設(shè)計是指對一個普通設(shè)計,在邏輯上定義出層次化器件(hinst),在物理上給予層次化器件一個物理約束(physical constraint),然后將具有物理約束的層次化器件定義為一個劃分(partition),再將各個劃分切出整個設(shè)計,剩下的部分保存為頂層設(shè)計(top),而各個劃分則單獨保存,對于頂層而言,切出去的劃分視為黑盒(black box),而對于單個劃分而言,在做分塊實現(xiàn)(blockimplementation)的時候則視為片級設(shè)計(chip level design)。在完成分塊實現(xiàn)以及頂層實現(xiàn)(top implementation)之后,最后將各個劃分合并(assemble)到一起,完成全芯片(full chip)的簽收(sign off)。簡單的示意圖如下所示:
層次化設(shè)計的方案的最大優(yōu)點是它將很大的設(shè)計化成多個小設(shè)計,如果有時序問題可能存在于個別模塊,再去重點解決,則復(fù)雜性變小,而且是局部的。同時,每個工程師分擔(dān)的工作量也變小,完成設(shè)計的周期會縮短,從而加快了設(shè)計收斂。
當(dāng)然,層次化設(shè)計也有許多不可避免的缺陷,最突出就是來源于時序預(yù)估時產(chǎn)生的誤差。這種誤差往往使得做劃分的物理實現(xiàn)時,時序難以收斂。或者盡管劃分滿足時序收斂條件,在全芯片合并后,會發(fā)現(xiàn)一些時序路徑又會變得極差無比。在手工ECO無效時,這種情況可能需要重做時序預(yù)估和劃分的物理實現(xiàn),最壞可能導(dǎo)致重新調(diào)整布圖規(guī)劃的風(fēng)險。為了解決這些問題,傳統(tǒng)的層次化設(shè)計方法也提出了許多更為先進的設(shè)計理念來提高時序精度,這些方法應(yīng)用于層次化設(shè)計中的各個步驟中。從時序收斂的角度,展平化設(shè)計要比層次化設(shè)計精準(zhǔn)很多。所以當(dāng)設(shè)計的規(guī)模沒有達(dá)到無法采用展平的設(shè)計方法完成時,設(shè)計者會偏向采用展平的設(shè)計方法來實施。
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原文標(biāo)題:空間的藝術(shù)——展平式設(shè)計與層次化設(shè)計
文章出處:【微信號:IC_Physical_Design,微信公眾號:數(shù)字后端IC芯片設(shè)計】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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