自動(dòng)布局布線設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、第四章第四章vlsivlsi物理設(shè)計(jì)基礎(chǔ)物理設(shè)計(jì)基礎(chǔ) - -基于庫(kù)單元的自動(dòng)布局布線設(shè)計(jì)基于庫(kù)單元的自動(dòng)布局布線設(shè)計(jì)主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.vlsi自動(dòng)布局布線概述自動(dòng)布局布線概述2.vlsi布局布線工具布局布線工具3.3. 輸入信息（格式文件）輸入信息（格式文件）4.基于連線的布圖規(guī)劃基于連線的布圖規(guī)劃5.電源規(guī)劃電源規(guī)劃6.基于連線的布局基于連線的布局7.基于連線的布線基于連線的布線8.布局布線設(shè)計(jì)輸出布局布線設(shè)計(jì)輸出vlsi自動(dòng)布局布線概述自動(dòng)布局布線概述 在在vlsi設(shè)計(jì)中，利用布局布線工具可以實(shí)現(xiàn)數(shù)千設(shè)計(jì)中，利用布局布線工具可以實(shí)現(xiàn)數(shù)千萬(wàn)門(mén)的萬(wàn)門(mén)的vlsi物理設(shè)計(jì)。物理設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)任務(wù)：

2、經(jīng)過(guò)邏輯綜合，已經(jīng)轉(zhuǎn)換為具有目標(biāo)工設(shè)計(jì)任務(wù)：經(jīng)過(guò)邏輯綜合，已經(jīng)轉(zhuǎn)換為具有目標(biāo)工藝的門(mén)級(jí)網(wǎng)表，通過(guò)指定的一系列工藝庫(kù)單元信息，藝的門(mén)級(jí)網(wǎng)表，通過(guò)指定的一系列工藝庫(kù)單元信息，再經(jīng)布圖規(guī)劃、電源連線、再經(jīng)布圖規(guī)劃、電源連線、io單元布局布線、標(biāo)準(zhǔn)單元布局布線、標(biāo)準(zhǔn)單元的布局布線，完版圖設(shè)計(jì)。單元的布局布線，完版圖設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)目標(biāo)：保證設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)（布通），滿(mǎn)足一定的時(shí)設(shè)計(jì)目標(biāo)：保證設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)（布通），滿(mǎn)足一定的時(shí)序要求，序要求， 滿(mǎn)滿(mǎn) 足一定的功耗要求。足一定的功耗要求。vlsi布局布線工具布局布線工具 cadence cadence sese ( (siliconsilicon ensemble) ca

3、dence s0c42cadence s0c42 synopsys astros e結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 輸入單元的輸入單元的lef、ctl、v文件；文件； 輸入設(shè)計(jì)的輸入設(shè)計(jì)的.v文件、文件、 模塊的模塊的def、時(shí)序文件、時(shí)序文件sdf; library存儲(chǔ)設(shè)計(jì)路徑，存儲(chǔ)設(shè)計(jì)路徑，變量等信息；變量等信息； 輸出設(shè)計(jì)的輸出設(shè)計(jì)的def 、gdsii 、verilog； ultra router布線器布線器 qplace 布局器布局器se設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法1. 基于連線的布局布線基于連線的布局布線2. 基于基于時(shí)序驅(qū)動(dòng)時(shí)序驅(qū)動(dòng)的布局布線的布局布線3. 基于功耗的布局布線基于功耗的布局布線基于連線的布局布線流

4、程基于連線的布局布線流程基于基于時(shí)序驅(qū)動(dòng)時(shí)序驅(qū)動(dòng)的布局布線的布局布線se圖形化操作界面圖形化操作界面 圖形顯示窗口圖形顯示窗口 命令菜單命令菜單 圖層選擇與可視性圖層選擇與可視性 圖形移動(dòng)圖形移動(dòng) 坐標(biāo)顯示坐標(biāo)顯示 狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 命令輸入命令輸入輸入信息（格式文件）輸入信息（格式文件）1. setup 文件文件 2.2. 庫(kù)單元庫(kù)單元信息信息3. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)setup 文件文件 se.ini : 設(shè)置了環(huán)境變量，也可以作為一個(gè)自動(dòng)設(shè)置了環(huán)境變量，也可以作為一個(gè)自動(dòng)執(zhí)行的腳本文件。它在執(zhí)行的腳本文件。它在se 工具啟動(dòng)時(shí)從工作工具啟動(dòng)時(shí)從工作目錄或邏輯目錄中讀入此文件。目錄或邏輯目錄中

5、讀入此文件。 se.env : 設(shè)置了系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境變量。如果你設(shè)置了系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境變量。如果你想設(shè)置控制系統(tǒng)運(yùn)行的變量或設(shè)置數(shù)個(gè)用戶(hù)的想設(shè)置控制系統(tǒng)運(yùn)行的變量或設(shè)置數(shù)個(gè)用戶(hù)的工作環(huán)境，則需把此文件放在當(dāng)前工作目錄下。工作環(huán)境，則需把此文件放在當(dāng)前工作目錄下。軟件在啟動(dòng)的時(shí)候?qū)⒃诋?dāng)前工作目錄下搜索此軟件在啟動(dòng)的時(shí)候?qū)⒃诋?dāng)前工作目錄下搜索此文件。文件。 se.fin: 軟件在關(guān)掉之前讀入此文件。軟件在關(guān)掉之前讀入此文件。 dlc.init: 初始化文件初始化文件,the central delay calculator(cdc),需要這個(gè)文件。需要這個(gè)文件。庫(kù)單元信息文件庫(kù)單元信息文件 lef(

6、 library exchange format) ctlf (compiled timing library format) gcf (general constraint format) 單元的verilog 文件 lef filelef fileleflef：?jiǎn)卧膸?kù)交換文件。是對(duì)單元版圖抽象描，由：?jiǎn)卧膸?kù)交換文件。是對(duì)單元版圖抽象描，由cadencecadence提出。已成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。提出。已成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。asiciiasicii碼描述方式，支持特定的工藝。碼描述方式，支持特定的工藝。technolog leftechnolog lef定義是布局布線規(guī)則及工藝信息，互連最小間定義是布

7、局布線規(guī)則及工藝信息，互連最小間距，最小線寬，、厚度、電阻、電容、電流、通孔類(lèi)型、布距，最小線寬，、厚度、電阻、電容、電流、通孔類(lèi)型、布線寬度等。線寬度等。單元單元leflef指定單元名、圖層、端口名、幾何圖形、位置、不可指定單元名、圖層、端口名、幾何圖形、位置、不可布區(qū)域等。布區(qū)域等。分為標(biāo)準(zhǔn)單元分為標(biāo)準(zhǔn)單元leflef 、模塊單元、模塊單元leflef 、io lefio lef。ctlf filectlf file ctlf filectlf file編譯后的單元的編譯后的單元的tlftlf時(shí)序文件時(shí)序文件; ; tlftlf指定了單元的具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出失時(shí)指定了單元的具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)輸

8、入輸出失時(shí)間轉(zhuǎn)換；間轉(zhuǎn)換； tlftlf指定了單元的輸入輸出時(shí)延。指定了單元的輸入輸出時(shí)延。 定義了時(shí)間、電流、電壓的物理單位定義了時(shí)間、電流、電壓的物理單位header( library(smic18_tt) date(thu jul 24 17:21:41 cst 2003) vendor(verisilicon microelectonics (shanghai)co., ltd.) environment(typical) tlf_version(3.1) version(2.1) generated_by(syn2tlf4.0-s097)/ model section model(k

9、_process_fall_transitionmod (linear (- : :0.000000:1.000000 ) )gcf gcf filefile gcfgcf設(shè)計(jì)約束文件設(shè)計(jì)約束文件 包括設(shè)計(jì)各層次包括設(shè)計(jì)各層次 時(shí)需約束、功耗約束、面時(shí)需約束、功耗約束、面積約束、寄生參數(shù)約束。積約束、寄生參數(shù)約束。 指定在指定在sese環(huán)境文件中環(huán)境文件中g(shù)cf format overviewgcf format overview設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) def filedef file def ( design exchange format)def ( design exchange format

10、) 設(shè)計(jì)交換文件，設(shè)計(jì)交換文件，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的asciiascii描述描述 ； 指定單元名、圖層排例、位置；指定單元名、圖層排例、位置； 指定圖形坐標(biāo)、長(zhǎng)度單位。指定圖形坐標(biāo)、長(zhǎng)度單位。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) verilog 網(wǎng)表 gcf( general constraints format)文件 sdf 約束文件基于連線的布圖規(guī)劃基于連線的布圖規(guī)劃1. 布圖規(guī)劃的目標(biāo)布圖規(guī)劃的目標(biāo)2. 模塊的放置與布線通道模塊的放置與布線通道3.3. i/oi/o單元的放置與供電單元的放置與供電4. 布圖規(guī)劃的方案布圖規(guī)劃的方案布圖規(guī)劃布圖規(guī)劃布圖規(guī)劃的方案布圖規(guī)劃的方案展平式展平式層次化式層次化式布圖規(guī)

11、劃的目標(biāo)布圖規(guī)劃的目標(biāo)規(guī)劃芯片面積。規(guī)劃芯片面積。滿(mǎn)足時(shí)序約束要求。滿(mǎn)足時(shí)序約束要求。確保芯片的穩(wěn)定。確保芯片的穩(wěn)定。滿(mǎn)足布線的要求滿(mǎn)足布線的要求。布圖面積規(guī)劃布圖面積規(guī)劃 規(guī)劃芯片面積規(guī)劃芯片面積 規(guī)劃規(guī)劃i/o面積面積 規(guī)劃規(guī)劃core面積面積布圖規(guī)劃的方案布圖規(guī)劃的方案1. 展平式展平式2. 層次化式層次化式布圖間距規(guī)劃布圖間距規(guī)劃 芯片面積芯片面積規(guī)劃規(guī)劃h 指定指定i/o與與core通道通道距離距離 指定單元指定單元行間距離行間距離i/oi/o單元的布局單元的布局 寫(xiě)寫(xiě)place.io文件，指定文件，指定i/o單元方位單元方位 i/o單元原則：?jiǎn)卧瓌t： 慮封裝、供電、慮封裝、供電、

12、 內(nèi)部模塊的端口等。內(nèi)部模塊的端口等。 i/o單元類(lèi)型：?jiǎn)卧?lèi)型： 數(shù)字輸入數(shù)字輸入i/o輸出輸出i/o 、雙向雙向i/o 、模擬輸入、模擬輸入i/o輸出輸出i/o 、數(shù)字電源、數(shù)字電源i/o 、模擬電源模擬電源i/o 、填充、填充i/o、特殊功能特殊功能i/o、不同驅(qū)動(dòng)、不同驅(qū)動(dòng)電流的電流的i/o等。等。place ioplace io : i/o : i/o 文件文件place ioplace io internal internal powerpower external external powerpowerpower pad selection power pad selection

13、 ( .35um )( .35um )pad結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)添加添加i/o filleri/o filler單元單元電源規(guī)劃電源規(guī)劃 電源網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)電源網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 全局電源全局電源電源網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)電源網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 電源網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)電源網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) global net connect global net connect 連接定連接定義義 power ring power ring 核內(nèi)電源核內(nèi)電源 模塊電源模塊電源 power stripe power stripe 核內(nèi)橫豎電源核內(nèi)橫豎電源. . ring pinring pin核與模塊間橫豎電核與模塊間橫豎電源源 followpinsfollowpins電源網(wǎng)絡(luò)與核電電源網(wǎng)絡(luò)與核電源連接。源連接。 power ringpower ring供電單元與電源供電單元與電源環(huán)的連接環(huán)的連接全局電源全局電源 數(shù)字與模擬混合供電數(shù)字與模擬混合供電 單電源與多電源供電單電源與多電源供電 電源和地網(wǎng)絡(luò)。電源和地網(wǎng)絡(luò)。 高電壓與低電壓網(wǎng)絡(luò)。高電壓與低電壓網(wǎng)絡(luò)。 添充單元網(wǎng)絡(luò)電源供電添充單元網(wǎng)絡(luò)電源供電單元布局單元布局 布局的方法布局的方法 布局方案布局方案布局的布局的方法方法 基于連線的布基于連線的布 基于時(shí)序布局基于時(shí)序布局 基于功耗的布局基于功耗的布局布