APR

APR (floorplan, place, CTS,route)


真正详细完整的介绍应该是Synopsys和Cadence的教程和userguide

就捡一些教程里面没有的东西吧

(1) 文件的准备和网表的检验

Q1.1 后端都需要什么样的库文件?

因为现在的APR工具尽量把所有的功能都整合进去,所以需要的库文件也是五花八门,杂乱繁复,

(Synopsys会把这些文件整合到一起,存在milkyway里面)

physical: LEF 和 GDS

timing: LIB, (分为NLDM, CCS 和 ECSM 三种,有一个基本上就可以了)

RC delay: capTable, QRC tech, QRC lib 或者 TLU+

route rule: tech lef 或者 tech file

xtalk: cdb 或者

power: VoltageStorm tech, VoltageStorm lib 或者

Q1.2 与设计有关的文件要哪些?

网表,时序约束,IO file, scan DEF

Q1.3 时序约束需要修改吗?

有时需要,

如果综合时使用了过小的clock period,要还原回来

可以去掉SDC里面的wire load, operation condition, ideal net, max area

有些为综合而设置的dont_touch, dont_use

有些为综合而设置的clock latency

Q1.4 APR之前要做什么样的检验?

检查所有库是否一致,版本是否一样,使用单位是否一样,是否有重名

用zero wire load model 来 report timing,结果应该和同样条件下DC/RC的结果非常一致

check timing 保证所有的单元都有约束

check design,不能看到任何input悬空,不能有3态门以外的ouput短路

(2) 一个好的floorplan

如果问我APR里面那步最重要的话,我会选floorplan。因为它的好坏,可以直接影响到timing,congestion,IR-drop,以及芯片的大小和价格。

Q2.1  什么是一个好的floorplan?

简单讲就是让上面几条都过得去的。

一个好的floorplan应该是macro摆放井然有序,走线密度刚好达到congestion可以承受的上限,标准单元的摆放不可过于松散,标准单元的区域最好是大片相连的,IO的排放按照功能分类,顺序与其他芯片的顺序一致,没有供电困难的死角。

Q2.2 做floorplan时要考虑哪些因素?

IO的排放顺序

power和IR-drop

模拟信号与数字信号的隔离

内部数据的流程

macro的面积和连接

critical timing模块的距离

congestion模块的走线资源

Q2.3 如何得到一个好的floorplan?

与系统工程师讨论IO的排放

和前端工程师商量内部数据的流向,critical timing模块

向mix signal工程师请教模拟模块的位置,间隔

然后让APR工具摆几个方案,以供参考

最后还是要自己手动调整。对绝大多数设计来讲,把macro放在四周,中间留给标准单元

大macro放外圈,小macro放内圈

大的macro之间一般要留一些空间给标准单元,因为clock buffer,signal repeater等跨过大macro的信号需要那些空间插入buffer

小的macro之间可以没有空间,几个小的可以挤在一堆,堆与堆之间留出一点空间就可以了

(3) 时序收敛

这是后端的核心任务之一,也是判断一个工具好坏的重要标准。各家EDA公司为之努力了几十年,至今也没有得到圆满的解决。初学者经常会问,如何让ICC时序收敛啊?为什么做了optDesign,encounter还有setup violation啊?建议以后就别这么问了,如果有一个好方法,可以从头跑到尾,自动把时序收敛了,那家公司就可以一统天下。到时,我们也就都可以下岗了!

每个EDA工具都有一定的局限性,我们要做的不是去挑战它的极限,而是为它准备一个好的条件,让它达到我们的要求。

这节不用问答的形式

3.1 了解每个工具的特性,预测最后的结果,在开始时预留一定的余量。

APR大致分为3步,place,CTS 和route,每步都有相应的时序优化,每一步,不同的工具会给出不同的的结果。以ICC为例,place (如果没有特别说明,以后所说每步均包含相应的优化)后,会比综合的时序差一点,CTS后会更差,route后会比CTS好一些,但是达不到place后的水平。encounter是一路向下。Azuro (现在已经被cadence购买)的CTS会把时序拉回来。所以ICC的place + Azuto CTS + ICC route可以得到比较好的结果。

知道了这个特点,在place时,如果有可能的话,多留些余量,也就是把时序设得更紧一些

3.2 MMMC

每个设计可能会有多个function mode,还有多个DFT mode,还有foundry建议的不同PVT,加不同RC的setup和hold的检查,这种组合出来的timing mode有几十上百种,要收敛这么多的时序,绝不是一件容易的事,所以出现了MMMC。EDA公司号称为我们迎接挑战,已经准备好了需要的工具,但是可信吗?我们搭得起这么多的运行时间吗?所以还是不要把这么多的mode全丢给工具,仔细的选几个最困难的setup和hold mode给工具,其他mode的时序基本上会被这几个选上的mode涵盖的。 有一个帖子讨论过选哪几个mode。

有一种比较高超的技巧,经过仔细分析各个mode下,时钟的关系,可以把其中几个合并成一个,比如function和mbist。但是这种方法并不是放之四海而皆准的,而且要求精通SDC命令的使用。

3.3 每步都干什么?

place之后,只优化setup。使用粗糙的RC抽取,global route

CTS之后,可以只优化setup,也可以优化setup和hold。使用粗糙的RC抽取,global route,如果clock net 已经route过了,clock就用detail route的结果。 时钟走线要double width和double space,高速(>500MHz)时钟要shielding

route之后,要优化setup和hold

可以试着多做几次优化,从中挑一个最好的结果,但是,一般情况下,不要重复(同样的命令和选项)超过3次。

3.4 出现congestion怎么办?

congestion说明走线太多,要把那一块的cell推开一些; 避免使用端口太多(>6个)太密的组合逻辑单元; 不要把单元放在M2的power mesh下; macro边上不要放单元; 使用congestion driven的place和opt; 遇到十分严重的congestion时,减小global route可以使用的资源,比如在encounter里面可以让trail route在若干条走线后,空出一根走线。

3.4 仔细分析timing violation,再找解决方法

出现timing violation后的第一步是分析那条path,找出违反的原因,然后才是解决办法。造成timing violation的原因很多,随便列几个常见的,

clock tree不平衡:CTS的定义有错误;不合理的FF位置,比如,放在了一个很细很长的通道中。利用useful skew消除setup违反

起始FF与终点FF的距离太长:用group把它们拉近

xtalk的干扰:加大线间距离,不要用infinit timing window算xtalk

detour走线造成的大的延迟:解决congestion问题

fanout太大:忘记set_max_fanout,或者设定不合理,或者对某些net set_dont_touch了

单元的驱动能力太小:去掉大驱动能力cell的dont_use属性,检查是否局部placement太密,没有空间sizeup了

hold timing violation与setup violation同时存在,工具无法做了。这种情况多半是SDC的问题,很少是真的,除非那是一个非常特殊的IO timing

(4) 低功耗

低功耗与高速度是相互矛盾的,要事先确定你更想要哪个,可以牺牲哪个.

后端对低功耗可以做的事情并不是很多,power island,multiple supply voltage,DVFS等都不是由后端决定的。

后端能主导的有,

Multi-Vth单元的替换:建议先不要用LVT单元

ICG单元在CTS里的位置:当然是在时序容许的条件下,越靠近clock root越好。

最后在时序收敛后,再做一次power优化

(5) ECO

ECO分为post mask ECO 和pre mask ECO,也就是只修改metal layer的ECO和任何layer都可以动到的ECO

post mask ECO是利用预先留好的备用单元,做的逻辑修改。现在的标准单元库中,有些FILL cell是带transister,只要用metal1/2把它们连起来,就可以搭成需要的逻辑单元。这种ECO受限与spare cell的位置,如果附近找不到的话,就比较麻烦了,所以它的修改规模十分有限。

pre mask ECO比post mask的要灵活得多。在tapeout之前,如果发现有修改的地方,就是用这种方法。它可以改几百个,甚至上千个单元。

ECO修改组合逻辑比较容易,如果动到FF的话,有格外小心,因为它有可能影响clock tree,进而造成大量的时序违反。

做ECO要前端后端联手完成,如何单反的一意孤行,不会得到正确的结果。前端找到要修改的逻辑单元 ==> 后端找到相应的物理位置,检查周围是否有足够的spare cell或者空间做ECO ==》 检查时序,预估ECO后的时序 ==》后端建议使用的ECO cell ==》 前端修改netlist ==》 后端做ECO place/route ==》 ... ...


原文链接:https://blog.csdn.net/u014703817/article/details/53705038

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