数字集成电路后端（Innovus）开发设计

一、本文目的是对数字IC进行：

1、平面规划设计（Floorplanning the Design）；

2、电源路径设计（Routing Power with Special Route）；

3、使用Early Global Router分析路径（布线）可行性（Analyzing Route Feasibility with the Early Global Router）。

二、设计过程与结果：

1、平面规划设计（Floorplanning the Design）

1）从根目录进入工作路径/share/training/cadence/INNOVUS_181_BLK/FPR/work，如下图所示：

2）在此路径下打开Innovus如下图：

3）导入路径/share/training/cadence/INNOVUS_181_BLK/FPR/work下dtmf.globals设计文件，如下图：

4）切换到floorplan view查看设计中的macro，module和port，如下图：

5）通过Tools > Design Browser显示设计的hierarchy层次，如下图：

6）尺寸定义与设计检查：通过Floorplan > Specify Floorplan定义芯片与模块大小，芯片或模块大小有两种方式来指定，我根据Aspect Ratio，即给定利用率指定尺寸，由工具算出H和W，默认矩形，H×W即为面积，如下图所示：

（此外可通过Dimension定义尺寸，即直接指定H和W大小）

7）由于此lab是带IO的设计，需要指定Core2IO的间距（如果是模块级设计则需要指定Core2Die的间距），此时将IO和CORE之间的距离设为100μm，如下第一张图，设置完后Layout如下第二张图所示：

 8）使用命令Check Design -netlist检查设计参考库以及netlist本身的问题，运行后在work/checkDesign/目录下生成了DTMF_CHIP.main.htm.ascii文件，是Check Design的详细信息，如下图：

2、电源路径设计（Routing Power with Special Route）

1）手动摆放macro，ip与halo，或执行File > Load > Floorplan选择dtmf_blocks.fp，完成后的Layout如下图所示：

2）更改PLLCLK网络的Placement Halo使之均为30μm，如下第一张图，改动成功后结果如下第二张图所示：

    

 

3）进行Powerplaning设计，加入电源环，设置参数如下第一张图所示，加入电源环后效果如下第二张图所示（红色与蓝色部分）：

  

4）之后给PLLCLK网络加上电源环，选中PLLCLK后，基本参数设置与电源环形状设置如下两张图所示：

  

 

5）设置后的电源环效果如下图所示：

6）添加Power Stripe：Power > Power Planning > Add Power Stripe，将各参数设置如下图所示：

7）添加Power Stripe后，可见VDD与VSS间距为1微米，且VDD组间距、VSS组间距均为100微米，结果如下图：

8）摆放cell：Design Browser > 选中cell后 > q键指定坐标，参数如下图所示：

9）切换physical view即可看见这颗cell的坐标变化结果，如下图：

10）添加Power Rail并且和Power Stripe打孔：从M6打孔到M1（各层均打VIA），设置参数如下图所示：

11）至此，Powerplan完成，效果如下图所示：

3、使用Early Global Router分析路径（布线）可行性（Analyzing Route Feasibility with the Early Global Router）

1）在命令行界面输入getPlaceMode后，输出了所有的PlaceMode如下图：

2）输入命令defIn scan_input.def，在Place之前读入scan chain的def进一步优化congestion，之后跑Placement命令place_opt_design，可得到Timing Report、DRV结果，以及整体Density的值为48.462%，Routing Overflow大小为0.01%H和0.00%V，如图：

3）输入指令defOutBySection -noNets -noComps -scanChains scan.def，显示Scan Chain连接示意图，也可直接操作：Place > Display > Scan Chain，如下图：

4）可见局部连接顺序情况及Congestion情况如下图：

5） 输入指令restoreDesign ../saved/placeOpt.inv.dat DTMF_CHIP打开Placement后保存的数据，使用前期Global Router引擎分析潜在绕线问题：Route > Early Global Router，操作如下图所示：

6）可见垂直方向上存在Congestion，其中一条Congestion上绕线风险如图所示：

7）取消勾选垂直方向V的显示，去掉Congestion Label，可见设计均不存在Congestion了，如图：

8）使用命令saveDesign ../saved/earlyGlobalRouterByLiTianhao.inn保存设计，之后通过restoreDesign ../saved/earlyGlobalRouterByLiTianhao.inn.dat DTMF_CHIP可以打开设计。设计结果如图：

放大可查看具体布线情况，确保不存在绕线，如图：

三、补充问题：

四、作业：

1、Import Design读入数据后，执行checkDesign –netlist输出的结果关注要点：

   Q1.Instance数：5680个，Block数：4个。

   Q2.IO数：57个，其中Input数：28个，Output数：29个。

   Q3.Standard Cell的面积：129865.98平方微米。

2、读入dtmf.fp后，确认如下信息：

   Q1. pllclk这个Block的形状：长280微米，宽300微米，位置坐标：{355.28 355.44} （X-Y系）

   Q2. CoreRing使用的Layer：Metal 5与Metal 6，宽度是：8微米。

   Q3. Stripe使用的Layer：Metal 6，宽度是：8微米。

3、PowerPlan的操作要点（3个）

①先给整个芯片加上电源环后再选中BLOCK，给小的BLOCK加电源环；

②基本参数包括宽度等设置好后，还需注意设置电源环形状；

③添加Power Stripe后，须添加Power Rail并且和Power Stripe打孔。

4、Floorplan设计的注意事项（3个）

①如果lab是带IO的设计，需要指定Core2IO的间距（如果是模块级设计则需要指定Core2Die的间距）；

②芯片或模块大小有两种方式来指定，我根据Aspect Ratio，即给定利用率指定尺寸，由工具算出H和W，默认矩形，H×W即为面积，此外可通过Dimension定义尺寸，即直接指定H和W大小；

③导入Floorplan设计时须使用命令Check Design -netlist检查设计参考库以及netlist本身的问题，运行后在work/checkDesign/目录下生成以.main.htm.ascii为后缀的文件，是Check Design的详细信息。

5、Lab 10 Place完成后Timing的确认：

   Q1. Place之前的Timing确认：0.098纳秒，截图WNS的Slack：

   Q2. Place之后的Timing确认：0.112纳秒，截图WNS的Slack：