新一代芯片設(shè)計(jì)專享的定制數(shù)字版圖簡(jiǎn)介

即便是在非關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)，只要不妨礙反復(fù)作業(yè)的能力，自動(dòng)化繞線都能夠提高設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的生產(chǎn)力。而且，目前還無(wú)法呈現(xiàn)部分預(yù)先繞線與導(dǎo)引APR工具所需的精密間隔限制。所以，反而導(dǎo)致定制模塊中不良的寄生效應(yīng)，需要耗費(fèi)人力的手工重新繞線與多次冗長(zhǎng)的重新執(zhí)行。

雖然自動(dòng)化通常可以提高生產(chǎn)力，但是現(xiàn)在卻使困難的制程變得更冗長(zhǎng)，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/設(shè)計(jì)">設(shè)計(jì)人員無(wú)法控制結(jié)果。事實(shí)上，對(duì)已經(jīng)全部完成繞線的版圖中關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)的手工校對(duì)，通常比用手工從頭開(kāi)始繞線還要花費(fèi)更多時(shí)間。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)得到一個(gè)結(jié)論，為了以更短時(shí)間實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果，需要能通過(guò)可控制式自動(dòng)化而維護(hù)層次、連接與設(shè)計(jì)完整性的異質(zhì)環(huán)境。

相互操作性節(jié)省時(shí)間

標(biāo)準(zhǔn)組織Silicon Integration Initiative(Si2)提供電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具專屬的可相互操作數(shù)據(jù)庫(kù)，稱為OpenAccess(OA)，近年來(lái)已經(jīng)成為定制設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。OA有一項(xiàng)鮮為人知的功能OA Run Time Model(OA-RTM)，可在OA上執(zhí)行作為EDA工具專屬的內(nèi)存模型(in-memory model)。這表示，完全不同的工具可在同一時(shí)間、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的同一內(nèi)存代理上操作。運(yùn)用OA-RTM的眾多供貨商的工具都可以如同單一供貨商所提供的工具一般順暢地配合作業(yè)。

運(yùn)用OA-RTM，Pyxis Technology的全新高效能定制繞線器能夠在Laker定制版圖環(huán)境中作業(yè)。這個(gè)極大容量定制數(shù)字繞線器已經(jīng)通過(guò)客戶驗(yàn)證，能夠在45nm和以下制程建立DRC-correct、DFM-aware的繞線;能夠執(zhí)行所有階層的繞線而且是漸進(jìn)式的，這表示，不必改變手工建立的既有關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)。執(zhí)行定制IC版圖系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員能夠選擇芯片面積，并且讓整合式繞線器在這個(gè)限制條件下執(zhí)行所有網(wǎng)絡(luò)的繞線。強(qiáng)迫特定繞線通路的端口以及障礙(blockages)、變更與固定和既有的繞線全都由繞線器來(lái)辨識(shí)，不必?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換或者將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到磁盤。

圖4. 交互式環(huán)境實(shí)現(xiàn)假設(shè)性分析

運(yùn)用這種具備相互操作性的解決方案，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠運(yùn)用自動(dòng)化定制IC版圖系統(tǒng)與SDL方法，如同以前一樣地建立版圖。晶體管層的繞線由版圖工具來(lái)執(zhí)行，如同關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)一般?；蛘?，定義關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)繞線的預(yù)先配線(pre-wires)可由版圖編輯器來(lái)定義。以階段式執(zhí)行繞線，從關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始，然后按照?qǐng)?zhí)行排序群組(階層化)，或整個(gè)區(qū)塊，都只需幾分鐘時(shí)間即可一氣呵成。

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)也能夠充分運(yùn)用定制繞線器的內(nèi)建萃取與時(shí)序引擎，快速回饋寄生參數(shù)與樣本時(shí)序。這樣，工程師們能夠判斷繞線拓?fù)浜螘r(shí)“已經(jīng)足夠好”了，以免布線過(guò)度。而且，這種定制流程的速度與可控制性非常實(shí)用，能夠快速評(píng)估版圖元素的放置，以實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果。繞線器也能夠新增“虛擬填充(dummy fill)”(冗余金屬，通常插入至版圖中以提高數(shù)據(jù)密度，實(shí)現(xiàn)一致化與平坦化)，幫助找出可能的破壞性寄生效應(yīng)，以確保晶圓廠設(shè)置的虛擬充填不會(huì)導(dǎo)致意外問(wèn)題。

結(jié)合這些功能與高度自動(dòng)化的定制版圖系統(tǒng)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與EDA供貨商合作，建立了能夠執(zhí)行快速、反復(fù)“假設(shè)性”分析同時(shí)使版圖與繞線優(yōu)化的解決方案。由于能夠反復(fù)地繞線、萃取、分析時(shí)序、修改與驗(yàn)證，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠降低實(shí)現(xiàn)更高效能目標(biāo)所需的設(shè)計(jì)費(fèi)用，同時(shí)也縮減功耗與面積 – 而所需時(shí)間遠(yuǎn)比以前單一版圖所需的時(shí)間更短。

測(cè)試結(jié)果

涉及關(guān)鍵、高效能區(qū)塊的特定測(cè)試以前需要6個(gè)星期的時(shí)間，才能夠獲得可接受的解決方案。這種區(qū)塊的效能需求與面積和功耗需求互相沖突，非常難以圓滿成功。為了確認(rèn)繞線器的效能，既有的繞線會(huì)被移除。在版圖編輯器中打平設(shè)計(jì)，整個(gè)區(qū)塊會(huì)在幾分鐘內(nèi)被自動(dòng)繞線。模仿標(biāo)準(zhǔn)流程，會(huì)快速產(chǎn)生額外版本，在其中以手工運(yùn)用版圖編輯器進(jìn)行關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)的繞線，然后運(yùn)用自動(dòng)化繞線器來(lái)實(shí)現(xiàn)剩余網(wǎng)絡(luò)。在自動(dòng)化繞線程序中，不會(huì)改變?nèi)魏侮P(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)，也不會(huì)有任何DRC違反。

剛開(kāi)始的觀念驗(yàn)證之后，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)證明一致的結(jié)果，通常需要3到6個(gè)星期才能夠完工的大型、高效能定制數(shù)字區(qū)塊，現(xiàn)在只需1個(gè)星期即可建立起來(lái)。這表示，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以騰出更多時(shí)間投入使定制區(qū)塊的效能、面積與功耗優(yōu)化的工作，最終讓產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)更高價(jià)值。