本科vhdl与复杂数字系统设计第6章new

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1、第六章建库设计第六章建库设计6.1建库及库信息6.2CMOS电路基本器件的设计6.3电路仿真复习思考题第六章建库设计6.1建库及库信息6.1.1建库技术的新发展　1.库单元的概念使用Cadence公司的EDA工具或类似的EDA工具调用ASIC厂家提供的库单元时，会发现厂家提供的库都是虚拟库，其中只含有供用户进行仿真和布局、布线时所需的信息。只有在用户将最后设计好的电子系统网表提供给服务于工艺厂家的IP服务商整合之后，工艺厂家才将虚拟库中实际的内容填补进去。　库单元的开发是一项非常复杂的工作，因为一个空态的库单元需要包括以下几个方面：第六章建库设计(1)物理版图；　(2)行为模型；　(3)

2、VHDL/Verilog语言模型；　(4)详细的时间模型；　(5)测试手段；　(6)电路草图；　(7)单元的标识；　(8)连线仿真模型。第六章建库设计以上列出的某些方面，像版图、标识等显而易见是必须有的，但对有些方面，如行为模型等内容可能就不太直观了。行为模型是对单元电路做的一种高层次的描述，用户在对一个定态的ASIC系统作详细的时序分析时需要花费大量时间，为了节约时间，在电子系统分析的初期采用行为模型可大大缩短仿真时间。电路设计者为了掌握电路关键路径处的时序性能，也需要在每一个库单元中有各自对应的时序模型。第六章建库设计在高频电路设计中，人们一直在努力建立高精度的“参数化”元件模型，以

3、充分描述元件最重要的特性和有关的寄生参数。这样的模型可以作为库单元嵌入到工业标准的射频设计工具中。这些设计工具可以进行电路设计和电路图的输入、电路模拟、优化、物理设计以及布局和设计迭代。设计时还考虑到工艺容差，保证了很高的一次投片成功率。第六章建库设计2.流态库Prolific公司董事长和创始人PauldeDood曾担任SUNMicrosystems公司UltraSPARC和UltraSPARCII产品系列的库和芯片设计小组的负责人，他提出了流态库方法。　由于新工艺发展很快，所以标准单元的设计变得越来越复杂，库的容量和种类也在增加，从几年前仅有的二三百种，增加到现在的500种以上，且每个

4、库都具有性能高、面积小和功耗低的特点。在设计复杂性日益增加、设计师却日益减少的情况下，半导体公司如何利用标准单元库呢？目前有两种解决方案。第六章建库设计第一种方案是使用“流态库(liquidlibraries)”。流态库的核心单元由经验丰富的设计小组设计。流态库单元按用户需求设计，这样可以将生成库的大部分过程转移到EDA综合与布局、布线流程之中。　第二种方案是重新设计整个库，以提高设计性能，但这极有可能严重影响设计的有效面积和功率。在理想情况下，每一模块都是采用针对该模块优化的库进行设计的，但是，如果库由人工或半自动生成，这种优化就将耗费大量额外的设计时间。第六章建库设计流态库标准单元布

5、局和布线流程是在改进SPR流程的基础上获得的。典型静态SPR的流程包括下列步骤(某些步骤可能根据所用的工具合并为一个步骤)：　(1)从RTL级到门级的综合；　(2)门级的布局；　(3)门级的详细布线；　(4)根据布线情况调整门级的驱动力度；　(5)ECO布局；　(6)ECO布线。第六章建库设计SPR工具在设计流程的每个阶段都要用到库。在典型的SPR流程中，库是单元的静态集合，单元定义于RTL级综合之前，其基础是库设计师最终要求的期望形式。库设计师预先确定该项设计的功率、面积、设计周期和可制造性之间的折衷关系。　随着设计的进一步深入，对库的要求也在不断变化，而且，不同部分的设计对库也可能有

6、不同的要求。比如，一项设计可能对面积要求高，即需要一个面积最小的库。假如为了满足对面积的布局要求不得不影响其它参数，那么这个面积最小的库将无法满足整个设计预计的设计周期要求。此外，在典型的静态库中，为了支持关键的时序路径，可能需要人工添加某些单元。第六章建库设计流态库的概念有助于解决库设计中面临的矛盾。在流态库的流程中，单元库既可针对特定的设计而优化也可针对特殊设计的模块而优化。流态库SPR流程的步骤如下：　(1)使用种子库完成从RTL级到门级的综合；　(2)门级的布局；　(3)门级的详细布线；　(4)根据布线情况调整门级的驱动力度；　(5)建立库单元；　(6)ECO布局；　(7)ECO

7、布线。第六章建库设计静态流程和流态库流程之间的主要区别在于第一步和第四步上。在这两个步骤中，使用的工具并不是为综合、布局和布线提供的静态库，取而代之的是采用包含所有可能单元的流态库。根据使用SPR工具的不同，流态库可以包含非常多的独立单元，它也可以尽可能地更抽象地表达单元。一旦综合工具在第四步中选定了最终单元，这些单元就动态地建立并特征化。流态库流程还可增加库单元创建步骤(第5步)。第六章建库设计图6-1是流态库流程的示意图。流态库