《超大规模集成电路设计导论》第8章全定制设计方法课件.ppt
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1、2022-11-251 第八章第八章 全定制设计方法全定制设计方法 清华大学计算机系 2022-11-252 1 全定制电路的结构化设计特征全定制电路的结构化设计特征 结构化设计是由Mead和Conway首先提出来的,其目的是让系统设计者能够直接参加芯片设计以实现高性能系统。在结构化设计中采用以下几方面的技术。2022-11-253一、层次性:一、层次性:l原因:由于系统规模很大,设计复杂性很高,层次式设计可以降低设计复杂性。l层次式设计分类:自底向上(bottom-up)自顶向下 (top-down)两者结合l层次式设计方法:系统划分与布图规划2022-11-254l系统划分:系统划分:在功
2、能设计与寄存器级设计完成后,将模块划分成合适的单元组合,然后分别对单元电路进行逻辑级、电路级乃至版图级的设计。划分的关键是评价函数的确定。l布图规划:布图规划:与全定制设计功能级并行的工作是芯片面积的规划,称为布图规划,其目的是为每个模块确定一个布图面积的大小及在芯片上的相对位置。在布图规划中,只是在较高层次上完成了对软模块的形状和大小的估计,以及它们的引线端的分配。2022-11-255二、模块性二、模块性l模块有明确定义的物理接口:模块名称、功能、层类、尺寸与外部互连端点的数目,名称及位置等。如目前广泛使用的IP模块。l模块性有助于设计人员明确问题并做出文件接口。每个人只设计芯片的一部分。
3、2022-11-256三、规则性三、规则性l规则化:是指模块内部可以随功能不同而不同,但模块间的接口如电源、地线、时钟线、总线等是公共的。l方法及优点:采用单元重复的方法是结构化设计的一种好方法,这样既简化设计,又减少错误,同时使结构规则化。l规则化的层次:规则化可以在设计层次的所有级别上存在。2022-11-257四、局部性四、局部性 通过对模块接口的很好定义,可以有效地使该模块的内容变得对任何外部接口不再重要,可以将每个模块看作一个黑盒子。设计时不关心模块内部的情况,这样减少了模块表现的复杂性。2022-11-258五、手工参与五、手工参与l 全定制设计中往往需要手工参与:由于设计系统的复
4、杂性、结构灵活性、性能的约束性,人的经验是计算机所无法取代的。l手工参与设计的实质是在各个设计层次上,人工干预和协调各种EDA工具的应用,目的是取得设计的最高效率和最好结果。2022-11-259 全定制设计流程全定制设计流程 设计说明 功能设计 单元版图设计与验证 寄存器传输级设计 寄存器模块的逻辑设计 逻辑单元的电路设计 芯片版图验证 芯片版图设计 布图规划 设计规则 电学参数 功能设计要求 掩膜版数据输出 测试图形生成 测试数据输出 2022-11-25102 几种全定制设计方法几种全定制设计方法 基于几何图形的交互版图编辑符号法积木块自动布图2022-11-2511一、交互图形编辑:一
5、、交互图形编辑:交互图形编辑方法是一种人工设计方法:l绘图、显示、插入、移动、删除、复制、拉伸等命令。l联机的的设计规则检查功能。l开窗、缩放、窗口移动。l设计性能高、版图质量高、效率低,设计周期长。2022-11-2512 设计检查设计检查 l由于手工设计方法不可避免地会产生错误。因此,必须在版图编辑后进行版图验证。l版图验证包括:设计规则检查、电学规则检查、版图与原理图对照检查以及电路网表提取,版图寄生参数提取和后模拟。2022-11-2513 二、符号法版图设计方法二、符号法版图设计方法 符号法版图设计方法(symbolic layout approach)是一种半自动设计方法:(1)使
6、用晶体管、通孔和连线的符号进行输入和编辑并产生一个拓扑版图。(2)根据给定的设计规则将拓扑版图转换成物理版图。(3)版图压缩,以优化版图面积。2022-11-2514 符号法版图设计的特点符号法版图设计的特点 符号法版图设计方法保持了交互图形编辑方法所具有的较高布图密度和灵活性的优点,且由于设计规则是由符号法版图编辑器维持的,用户在操作时不需要考虑,因而大大降低了设计工作量。2022-11-2515三、积木块自动设计三、积木块自动设计 积木块自动布图(Building Block Layout)又称为任意形状单元布图,简称作BBL。它是基于单元库的一种最为灵活的设计方式。限于实现的困难,大部分
7、的BBL模式单元版图都为矩形,它们可被安置在芯片的任何位置上。2022-11-2516 积木块自动布图积木块自动布图 ROM/RAMA/DPLAI/O转换数据通路压焊块第一层金属第二层金属通孔随机逻辑2022-11-2517 BBL布图分类布图分类l有通道:BBL模式下的布线区域比较复杂,未被模块占用的芯片空间为布线区。通常要先把它们划分成矩形的通道区,然后再按一定次序逐个进行布线,此时模块上面不能走线。l无通道:随着多层布线工艺的出现,模块上允许有三层以上的走线,出现了“跨单元布线”(Over the Cell Routing)技术。它使得布线区域大大减小。2022-11-2518 BBL布
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