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IC设计后端流程(初学必看)

基本后端流程(漂流&雪拧)----- 2010/7/3---2010/7/8本教程将通过一个8*8的乘法器来进行一个从verilog代码到版图的整个流程(当然只是基本流程,因为真正一个大型的设计不是那么简单就完成的),此教程的目的就是为了让大家尽快了解数字IC设计的大概流程,为以后学习建立一个基础。

此教程只是本人探索实验的结果,并不代表容都是正确的,只是为了说明大概的流程,里面一定还有很多未完善并且有错误的地方,我在今后的学习当中会对其逐一完善和修正。

此后端流程大致包括以下容:1.逻辑综合(逻辑综合是干吗的就不用解释了把?)2.设计的形式验证(工具formality)形式验证就是功能验证,主要验证流程中的各个阶段的代码功能是否一致,包括综合前RTL 代码和综合后网表的验证,因为如今IC设计的规模越来越大,如果对门级网表进行动态仿真的话,会花费较长的时间(规模大的话甚至要数星期),这对于一个对时间要求严格(设计周期短)的asic设计来说是不可容忍的,而形式验证只用几小时即可完成一个大型的验证。

另外,因为版图后做了时钟树综合,时钟树的插入意味着进入布图工具的原来的网表已经被修改了,所以有必要验证与原来的网表是逻辑等价的。

3.静态时序分析(STA),某种程度上来说,STA是ASIC设计中最重要的步骤,使用primetime对整个设计布图前的静态时序分析,没有时序违规,则进入下一步,否则重新进行综合。

(PR后也需作signoff的时序分析)4.使用cadence公司的SOCencounter对综合后的网表进行自动布局布线(APR)5.自动布局以后得到具体的延时信息(sdf文件,由寄生RC和互联RC所组成)反标注到网表,再做静态时序分析,与综合类似,静态时序分析是一个迭代的过程,它与芯片布局布线的联系非常紧密,这个操作通常是需要执行许多次才能满足时序需求,如果没违规,则进入下一步。

6.APR后的门级功能仿真(如果需要)7.进行DRC和LVS,如果通过,则进入下一步。

8.用abstract对此8*8乘法器进行抽取,产生一个lef文件,相当于一个hard macro。

9.将此macro作为一个模块在另外一个top设计中进行调用。

10.设计一个新的ASIC,第二次设计,我们需要添加PAD,因为没有PAD,就不是一个完整的芯片,具体操作下面会说。

11.重复第4到7步1.逻辑综合1)设计的8*8verilog代码如下module mux (clk,clr,data1,data2,dataout);input clk,clr;input [7:0] data1,data2;output reg [15:0] dataout;always (posedge clk)beginif(!clr)begindataout<=0;endelsebegindataout<=data1*data2;endendendmodule2)综合之前,我们要选取库,写好约束条件,修改dc的启动文件synopsys_dc.setup,目标库选择TSMC(此设计都是用TSMC18的库)的typical.db。

(选择max库会比较好)Dc的命令众多,但是最基本的命令差不多,此设计的约束文件命令如下:create_clock -period 10 [get_ports clk] //用于时钟的创建set_clock_latency -source -max 0.2 [get_ports clk] //外部时钟到core的clk连线延时set_clock_latency -max 0.1 [get_ports clk] //core的clk到寄存器clk端的net连线延时set_clock_uncertainty -setup 2 [get_ports clk] //时钟延时的不确定性,求setup违规时会被计算进去set_clock_uncertainty –hold 1 【all_clocks】set_input_delay -max 0.5 -clock clk[get_ports [list [remove_from_coll [all_inputs] clk] ] //输入延时,外部信号到input端的连线延时set_output_delay -max 0.5 -clock clk [all_outputs] //输出延时set_driving_cell -lib_cell INVX4 [all_inputs] //输入端的驱动强度set_load -pin_load 0.0659726 [all_outputs] //输出端的驱动力set_wire_load_model -name tsmc18_wl10 -library typical //部net的连线模型set_wire_load_mode enclosed //定义建模连线负载相关模式set_max_area 0compilereport_timingreport_constraintchange_names -rule verilog –hierset_fix_multiple_ports_net –allwrite -format verilog -hier -output mux.sv //输出网表,自动布局布线需要write -format ddc -hier -output mux.ddc //输出ddcwrite_sdf mux.sdf //输出延时文件,静态时序分析时需要write_sdc mux.sdc //输出约束信息,自动布局布线需要3)逻辑综合启动design_vision。

Read->mux.v输入约束文件。

File->excute script->verti.con之后会产生mux.sv,mux.sdc,mux.sdf,mux.ddc等文件4)时序分析综合以后我们需要分析一下时序,看时序是否符合我们的要求,综合实际上是一个setup时间的满足过程,但是我们综合的时候,连线的负载只是库提供的(即上面的wire_load),并不是实际的延时,所以一般做完综合以后,时间余量(slack)应该为时钟的30%(经验值),以便为后面实际布局布线留下充足的延时空间。

因为如果slack太小,甚至接近于0,虽然我们看起来是没有时序违规的,但是实际布局以后,时序肯定无法满足。

使用report_timing命令,可以查看时序分析报告:****************************************Report : timing-path full-delay max-max_paths 1-sort_by groupDesign : muxVersion: D-2010.03-SP1Date : Fri Jul 2 12:29:44 2010****************************************Operating Conditions: typical Library: typical(模型库)Wire Load Model Mode: enclosedStartpoint: data2[4] (input port clocked by clk)Endpoint: dataout_reg_15_(rising edge-triggered flip-flop clocked by clk)Path Group: clkPath Type: maxDes/Clust/Port Wire Load Model Library------------------------------------------------mux tsmc18_wl10 typical (线载模型及库)Point Incr Path-------------------------------------------------------------------------- clock clk (rise edge) 0.00 0.00 clock network delay (ideal) 0.00 0.00 input external delay 0.50 0.50 f data2[4] (in) 0.01 0.51 f mult_14/b[4] (mux_DW_mult_uns_0) 0.00 0.51 f mult_14/U131/Y (INVX1) 0.54 1.05 r mult_14/U161/Y (NOR2X1) 0.14 1.18 f mult_14/U39/S (CMPR42X1) 0.68 1.87 f mult_14/U12/CO (ADDFX2) 0.32 2.19 f mult_14/U11/CO (ADDFX2) 0.23 2.42 f mult_14/U10/CO (ADDFX2) 0.23 2.65 f mult_14/U9/CO (ADDFX2) 0.23 2.88 f mult_14/U8/CO (ADDFX2) 0.23 3.10 f mult_14/U7/CO (ADDFX2) 0.23 3.33 f mult_14/U6/CO (ADDFX2) 0.23 3.56 f mult_14/U5/CO (ADDFX2) 0.23 3.79 f mult_14/U4/CO (ADDFX2) 0.23 4.02 f mult_14/U3/CO (ADDFX2) 0.23 4.25 f mult_14/U2/CO (ADDFX2) 0.22 4.47 f mult_14/product[15] (mux_DW_mult_uns_0) 0.00 4.47 f dataout_reg_15_/RN (DFFTRXL) 0.00 4.47 f data arrival time 4.47clock clk (rise edge) 10.00 10.00 clock network delay (ideal) 0.30 10.30 clock uncertainty -0.10 10.20 dataout_reg_15_/CK (DFFTRXL) 0.00 10.20 r library setup time -0.19 10.01 data required time 10.01-------------------------------------------------------------------------- data required time 10.01 data arrival time -4.47-------------------------------------------------------------------------- slack (MET) 5.55 我们来看以上报告,dc报告的时候会显示出关键路径,即延时最大的路径,时序分析包括两段,前面一段是信号的延迟时间,即data arrival time 为4.47,下面是计算要求时间,也即相对于时钟,设计所能忍受的最大延时,由于到达寄存器clk端延时,即clock network delay,所以设计增加了0.30的余量,同样由于时钟的不确定度(可能提前也可能延后0.1),我们取最坏情况,就是时钟超前0.1,则时间余量减去0.1,最后一个是门的建立时间要求,是0.19,最后得到数据的要求时间。

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