ASIC前后端设计经典的细节讲解

《ASIC前后端设计经典的细节讲解》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、电源网络万物运行，本源太极。太极分阴阳而生动能。对于电路来说，这个能量就是电源。阴阳就是Power和Ground。在数字逻辑中，电源本身只是提供能量，不构成逻辑，应该说更多的属于物理设计的部分。如果只涉及一种电源，那情况应该是比较简单的。设计中的主要任务可以概括为两个问题：1.如何连接标准单元或者hardmacro的power/groundpin。2.如何确保提供足够的电源供应。电源的连接对于standardcell来说，如前所述，cell被按照siterow排成一排一排的，power/groundpin分别在cell的顶部和底部。因而只要沿着siterow的上下布好金属层(

2、powerrail)即可。这些powerrail再连接到围在芯片四围的powerring上，从而实现与电源的连接。macrocell的powepin因为是随设计不同而不同，因此从routing的角度考虑即可。电源的充足用来传导电源的金属层是有电阻的，电流通过这些金属层会产生电压降，称之为IRDrop。这里I表示电流，R表示电阻。IRDrop的后果是可能会导致某些cell的电源电压供应不够。为了减少IRDrop，主要是减少电源网络的电阻，实际设计中的的主要方法就是PowerGrid，即网格状的横的和竖的金属层(PowerStrap)。这些PowerGrid同样也同PowerRi

3、ng相连，从而减少了整个电源网络的电阻。问题是，这个PowerGrid的密度和PowerStrap的宽度该如何确定。就密度而言，自然是够用即可，从而节省布线资源。就宽度而言，考虑的主要是电流密度的影响。电流密度过大会导致金属层失效。减少电流密度的方法是加宽金属。PowerPlanningASIC设计中的一个重要步骤PowerPlanning主要就是设计一个电源网络以尽可能少的布线资源提供足够的电源连接。设计往往是与分析不分的。PowerAnalysis就是对一个已有的电源网络分析其电气特性，主要是IRDrop和EM。PowerAnalysis在数学层面主要就是电路网络分析。多

4、电源（MultipleSupply/MultipleVoltage)多电源是这几年比较流行的概念，而其实呢，应该说多电源并不陌生。通常芯片的IO接口部分所用的电源和主要逻辑部分所用的电源就是不同的。IO电源的处理自有其策略。这里所说的主要还是逻辑部分本身就有多个电源。多个电源出现的原因可以归结为下面两种情况：不同的逻辑部分需要不同的电源。通常是电压不同，也可能是虽然电压相同，但电源供应彼此独立。实际上是同一个电源，但某些逻辑会根据需要暂时关闭电源供应以达到节省能量消耗。有时，电压不同（概念上必然电源不同）被称为MultipleVoltage；电压相同，电源不同被称为Mul

5、tipleSupply。但实际上，这种区分的意义并不是特别大，两者之间的区别不过是在信号穿越两个不同的电源时是否需要进行电压变换。Legalize简介Legalize基于标准单元的数字IC设计（下文中简称为数字IC设计）中的legalize关心的就是cell是否被放置在正确的位置上。有时我们也称Legalize为DetailPlacement在数字IC设计中，标准单元(cell)的高度通常是相等的，宽度则是某一宽度的整数倍。用数学来表示就是H=Hunit,W=Wunit*N(N>0)我们将宽度为Wunit,高度为Hunit的矩形称之为Site。这样我们也可以说标准单元(c

6、ell)的大小是Site大小的整数倍。一个设计(Design)中有成千上万的标准单元(cell)，如何将这么多的Cell简单高效的排布在一起，就成了一个重要问题。想象一下一个大型停车场，如果没有任何规划，任由每辆车随意停放，那一定会出现很多麻烦。于是我们在现实生活中看到的是空地被划分成很多停车位，这些停车位连成一排一排的。每辆车必须要停在停车位内。在数字IC设计中采用的也是类似的办法，我们把Site连成一排一排的，要求每个Cell必须放在Site内。这就像把车停在停车位内一样。当然了，你可能已经想到了，一个Cell可能需要占据连续的好几个Site。是的，我们就把它当作一辆加宽

7、的汽车吧（别跟我较真说现实中没有这么宽的车）。这里所讲的其实就是判断“得位”与否的第一条原则：Cell必须被放在Site内（车辆必须停放在车位内）。我们这里说得停车也好，Cell的放置也好，其实都可以看作是一个二维平面上的几何问题。想象一个二维平面上的确定大小的几何图形，除了位置，还有那些其他因素呢。“方向”算是一个，“对称”或者说“镜像”应该也算一个。方向：再以停车场为例，比如说我们可以要求所有的车必须车头向里或向外，这样可以使得管理起来更加简单。镜像：车子可以在它的车位上左右镜像吗？那岂不是要把