数字IC后端设计实现 | PR工具中到底应该如何控制density和congestion?(ICC2&Innovus)

吾爱IC社区星友提问：请教星主和各位大佬，对于一个模块如果不加干预工具会让inst挤成一团，后面eco修时序就没有空间了。如果全都加instPadding会导致面积不够overlap，大家一般怎么处理这种问题？

在数字IC后端设计实现中经常会有这方面的困扰。这也是小编在咱们社区IC后端训练营中一直强调每个步骤做完都要做physical方面的检查——congestion和density map review。

对于一个design结果，congestion的overflow太高会导致design绕不通，这点相信所有人都已经有共识了。那么density太高，会有哪些弊端呢？

1）后续Timing ECO无法做cell sizeup和buffer insertion
2）PT Dmsa Timing和PR Timing ECO后结果一致性差
3）Routing DRC
4）动态IR Drop差

那么我们在做数字后端PR实现时应该如何控制congestion和density的约束呢？

Innovus：

● 设置Module Padding

setPlaceMode -modulePadding 1.2

上面的mode setting相当于把指定module的面积扩大20%。

如果想要reset module padding的设置，我们可以把modulePadding值设置成1.0。

需要注意的是Module padding 仅仅对corase placer引擎有用，而且是一个soft constraint。如果希望工具在其他阶段比如refinePlace也honor这种约束，我们需要使用specifyInstPad来约束。而且还需要设置如下特殊的place mode setting。

setPlaceMode -place_detail_honor_inst_pad

● 均匀摆放

setPlaceMode -place_global_uniform_density true （对于设计density低于70%的更有用）

setPlaceMode -place_global_max_density 0.82

setOptMode -maxLocalDensity 0.75（隐藏变量）

ICC2:

下图所示为ICC2中没有使用congestion和density控制开关的实现结果。从图中可以看到局部区域congestion非常严重，而且module的cell非常聚集，设计中很多地方都是空的。

在ICC2中是支持工具自动调整density和congestion约束值的。在place的log中往往能看到如下所示的信息。

Information: Automatic density control has selected the following settings: max_density xx; congestion_driven_max_utilization xx (PLACE-027)

如果我们发现工具自己调整的结果不理想，我们可以通过下面的app option将auto max density功能关掉，并设置上我们自己认为合理的约束值。
set_app_options -list [list plan.place.auto_max_density false]
place.coarse.max_density=0

set_app_options -name place.coarse.congestion_driven_max_util -value $util_value

set_app_options -name place.coarse.max_density -value $density_value

● place.coarse.auto_density_control

默认true，工具会在不产生congestion的情况下尽量提高局部的cell density。如果我们发现工具最终做出来的density还是太高了，我们可以不让工具自己来调整density值。

● place.coarse.max_density

默认0，place时local density的最大值，遇到auto density control为true时工具会在不同阶段给出合适的max density值，当我们定义一个density值，工具会尽量按照这个约束值来做标准单元的摆放。

● place.coarse.congestion_driven_max_util

默认0.93，congestion driven的情况下，工具为了降低congestion区域的利用率，其周围的利用率最高可以堆到多少。如果当我们自定义的congestion值超过整个design的利用率，这个设置就失效了。

max_util来控制解congestion时，往四周推散cell的力度，最高不可以超过它。比如max_util=0.9，那么往周围推散cell时，周围的std cell密度（利用率）达到了0.9就停止推了，即使还没有完全解决congestion也会停下来。