基于層次法實(shí)現(xiàn)EOS芯片的后端設(shè)計(jì)

(7) 時(shí)鐘樹(shù)生成(Clock tree synthesis)

由于時(shí)鐘端的驅(qū)動(dòng)能力有限，而且時(shí)序的好壞也是一個(gè)芯片的成敗的關(guān)鍵，在所有的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)端加入一些緩沖器(Buffer)。

(8) 布線(Routing)

芯片的布線有總體(Global routing)布線和詳細(xì)布線(Detail routing)兩步,如果布線有很大的擁塞(congestion)，需要重新布局。

(9) 寄生參數(shù)提取(RC extraction)

利用寄生參數(shù)提取軟件提取線網(wǎng)的寄生電阻和電容，并轉(zhuǎn)換為延時(shí)值存到SDF(stand delay format)文件中。

(10) 靜態(tài)時(shí)序分析STA(static timing analysis)

靜態(tài)時(shí)序分析是運(yùn)用軟件計(jì)算芯片的時(shí)序是否符合設(shè)計(jì)所要求的時(shí)序，如果違反可以進(jìn)行工程變更(ECO)來(lái)修正。

(11) 工程變更ECO(engineering change order)

工程變更是對(duì)版圖的局部修改，并完成從布局到STA的步驟的統(tǒng)稱(chēng)，一般是加入一些單元，或者替換一些單元來(lái)達(dá)到對(duì)時(shí)序的修改。

(12) 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查DRC(design rule check)和版圖與電路圖比較LVS(layout versus schematic) [4] 。

層次法設(shè)計(jì)具有許多優(yōu)點(diǎn)，主要是它可以對(duì)模塊施加靈活而嚴(yán)格的約束，可以允許多個(gè)物理設(shè)計(jì)人員并行工作，提高物理設(shè)計(jì)的并行性，能夠減少一些重復(fù)的迭代工作，由于增加了許多對(duì)功能模塊的操作，還可以節(jié)約系統(tǒng)資源。層次法設(shè)計(jì)也有其局限性，主要是設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜，對(duì)含有多個(gè)IP模塊的設(shè)計(jì)需要對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行優(yōu)化工作，層次法設(shè)計(jì)對(duì)于規(guī)模不大的設(shè)計(jì)優(yōu)化功能并不明顯。

4 芯片實(shí)現(xiàn)

隨著波分復(fù)用技術(shù)和高速以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，骨干網(wǎng)的帶寬呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，已達(dá)到了吉比特甚至更高的水平。而連接骨干網(wǎng)和用戶(hù)網(wǎng)的接入網(wǎng)的速率卻沒(méi)有太大的提高，已成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。要想實(shí)現(xiàn)高速、可靠的接入，使終端用戶(hù)充分利用骨干網(wǎng)的巨大容量，必須采用新的高速接入技術(shù)。SDH技術(shù)已非常成熟，其安全性好，可靠性高；用SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)承載以太網(wǎng)IP包以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的遠(yuǎn)程接入或異地局域網(wǎng)互連，我們稱(chēng)之為EOS(Ethernet over SDH), 是一種非常方便的實(shí)現(xiàn)方案。

EOS芯片用于實(shí)現(xiàn)EOS方案的主要ASIC芯片，它的規(guī)模是6百萬(wàn)門(mén)(不含RAM)，它采用0.18um的CMOS工藝。它的規(guī)模已經(jīng)接近展平法的極限，經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，展平法實(shí)現(xiàn)一次布局布線到寄生參數(shù)的提取需要40-50個(gè)小時(shí)完成。而采用層次法，迭代時(shí)間將會(huì)減小到20個(gè)小時(shí)以下。

EOS芯片的設(shè)計(jì)平臺(tái)采用的是cadence公司集成后端設(shè)計(jì)工具Encounter，其中中心部分為設(shè)計(jì)輸入，encounter菜單按照流程設(shè)計(jì)，使用很方便。該工具集成了幾乎完整的芯片后端設(shè)計(jì)流程工具，其中包括優(yōu)化綜合工具(RTL Compiler)、布局工具(Amoeba Placement)、布線工具(trial route，Nano route)、時(shí)序驗(yàn)證工具(vstorm PE)、串?dāng)_分析工具(CelticIC)、寄生參數(shù)抽取3D工具(FireIce)，同時(shí)對(duì)于如納米布線器、串?dāng)_分析工具、電源分析工具也可以單獨(dú)使用，可以適合不同用戶(hù)層面的需求，所以使用非常方便[5]。

層次法設(shè)計(jì)的時(shí)候模塊劃分要考慮芯片之間的連接關(guān)系，還要考慮模塊門(mén)數(shù)的大小，太大和太小的模塊都不適合劃分為模塊來(lái)單獨(dú)布局布線。以下是一些劃分模塊的基本要點(diǎn)：

(1)模塊不宜太大或者太小，一般以30萬(wàn)門(mén)到80萬(wàn)門(mén)之間最合適，最大不要超過(guò)200萬(wàn)門(mén)。

(2)模塊被重復(fù)的次數(shù)多，有利于實(shí)現(xiàn)模塊化的優(yōu)勢(shì)。

(3)模塊對(duì)外的pin腳不宜過(guò)多，如果過(guò)多，頂層的布線和規(guī)劃會(huì)十分困難。

圖3 頂層布局布線圖

根據(jù)以上幾個(gè)要點(diǎn)，我們可以把芯片分成以下幾個(gè)模塊：STM，LCAS，VC4，Channel，GB。這里要提到的一點(diǎn)是，對(duì)于層次法設(shè)計(jì)，在頂層布線的時(shí)候，底層模塊是作為一個(gè)黑盒子來(lái)使用的，但是它還是包含時(shí)序的信息。如圖3就是頂層最后的布線圖。