深亚微米soc芯片分层设计方法

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1、深亚微米SOC芯片分层设计方法深亚微米SOC芯片分层设计方法刘德启,胡忠(上海交通大学电子工程学院,上海200030)摘要:根据深亚微米SOC设计的特点和需求,提出了一种新的基于模块的全芯片分层设计方法,它把系统架构,逻辑设计以及物理实现有机结合到一起.通过渐进式时序收敛完成芯片的层次规划,并最终达到一次实现芯片级的时序收敛,大大提高了深亚微米SOC设计的效率,并在实际设计之中得到了有效验证.关键词:深亚微米;片上系统;分层;渐进收敛中图分类号:TN405文献标识码:A文章编号:1003.353X(2007)04.335.04Hierarchica

2、lDesignSolutionforDccpSubmicronSOCChipLIUDe-qi,HUZhong(School觑Eng/neer/ag,Shangha/J/aoTong,200030,Ch/na)Abstract:AfteranalyzingcharacteristicanddesignrequirementdeepsubmicronSOC,anewcomplete,full-chip,hierarchicaldesignsolutionwasproposed.Systemarchitecture,logicaldesignandphy

3、sicalimplementationwereintegratedpedecfly.ProgressivetimingrefinementwasusedtodrivehierarchicalplanningforSOC.Finallythefull—chiptimingclosurewasmetonepass.AndthedesignefficiencyfordeepsubmicroSOCwouldbeimprovedgreatly.AndthesolutionWassuccessfullyappliedtoSOCdesigninpractice.

4、Keywords:deepsubmicron;SOC;hierarchical;progressiverefinement1引言随着半导体行业的飞速发展和工艺水平的不断提高,以SOC为代表的高集成度芯片动辄就到达了上千万门,即便是在国内,如此规模的芯片也比比皆是.在2005年的中国集成电路设计产业发展十周年高层论坛上有消息称,华为交换机用Ic集成度已达到4800万门,四川南山之桥微电子有限公司的"华夏网芯"路由交换核心芯片集成度也达到了1400万门.而且着名的"摩尔定律"也将继续有效.国际半导体技术发展指南指出,目前国际主流生产工艺技术为130si

5、n,90sin工艺技术也几经进入批量生产阶段,而65sin技术则将于2007年进入大生产阶段…,如表1所示.表1集成电路特征尺寸发展进度生产时间/年度J2001J2OO4J2OO7J2010J2013J2ol6特征尺寸/ml130l9oI65l45I32l22却2007面对如此大规模的设计要求以及越来越短的市场周期,如何能在短时间内完成面向市场的设计是当前SOC设计人员面临的前所未有的重大挑战.而由规模和特征尺寸带来的一系列问题是传统设计方法所无法解决的,尤其是时序收敛.所有这一切都要求SOC设计人员不能完全照搬以前ASIC的设计流程和经验,必须寻

6、求一种新的设计方法来解决这些新问题.2对分层设计的需求虽然扁平设计是实现ASIC设计任务的一种有效途径,但是对于百万门级别的SOC来说就变得几乎不可行了[.要想解决大规模设计所带来的各种问题,一个有效的方法就是把复杂的设计分割成可以控制的模块,尤其是在由多个设计小组协作完成一个大型设计任务时,必须采用基于模块的层次化设计方法.首先,对大规模SOC设计来说,多个设计小组协同设计和IP复用是有效缩短研发周期的重要手段,由各模块最后拼装成完整的芯片.分层设计为此提供了方便和可能,它允许不同的模块在不同的地点由不同的人员来同步设计,而IP复用则更需要分层设

7、计方法来保障.另外,一些客观存在的问题也要求SOC设计师不得不接受分层设计技术,例如EDA工具的限制.目前市场上主流的综合器一般建议的单次处理规模为10万门左右[引,这意味着一个千万规模的SOC需要分成100个模块才能完成综合工程.3分层设计方法这种分而治之的手段一直在复杂的工程项目之中应用,而现在针对于复杂SOC设计也有了其用武之地.SOC的层次化设计可以粗略地分为三个级别:设计规划分割,模块实现以及芯片合成,如图1所示.而这其中最为重要的就是设计规划分割,它是典型的"自上而下"设计方法,直接影响整个芯片的各种指标,如时序,面积及功耗等.同时在很

8、大程度上决定了后面合成的成败及芯片的实现与否.图1分层设计流程模块实现和芯片合成一定程度上属于"自下而上"的设计方法.模块