芯片設(shè)計(jì)之邏輯綜合過程

工程師通過邏輯綜合過程，將代碼轉(zhuǎn)化為電路圖，聘請(qǐng)sysnopsys公司的綜合工程師需要每天付費(fèi)約1500美元。

基本邏輯綜合過程如下：

（1）完成代碼編寫（Prepare HDL Code）。

（2）描述庫（Specify library），如標(biāo)準(zhǔn)單元（由其他設(shè)計(jì)人員完成的功能模塊，可直接在新的芯片設(shè)計(jì)中使用）的描述。

（3）讀取設(shè)計(jì)（Read design），讀取設(shè)計(jì)可以檢測代碼是否可以轉(zhuǎn)化成電路和轉(zhuǎn)化電路過程中是否有問題。

（4）定義設(shè)計(jì)環(huán)境（Define design environment），需定義芯片工作的環(huán)境，芯片外部信號(hào)由哪些其他芯片提供，芯片為哪些其他芯片提供信號(hào)。

（5）設(shè)置約束（Set design constraints），包括對(duì)芯片時(shí)鐘頻率的描述、輸入接口信號(hào)時(shí)序的描述、輸出接口時(shí)序的描述、對(duì)面積的要求、對(duì)功耗的要求等。

（6）邏輯綜合操作（Compile design），根據(jù)芯片的復(fù)雜程度，邏輯綜合操作的時(shí)間可能是幾秒，也可能是半個(gè)月。如果設(shè)計(jì)環(huán)境和約束設(shè)置不當(dāng)，邏輯綜合操作的時(shí)間會(huì)被延長。

（7）分析結(jié)果（Analyze and resolve design problems），邏輯綜合操作結(jié)束后，計(jì)算機(jī)會(huì)輸出門級(jí)網(wǎng)單（電路）及門級(jí)網(wǎng)單的時(shí)序、功耗等參數(shù)。如果輸出結(jié)果與設(shè)計(jì)要求偏差在20%以內(nèi)，可以通過修改設(shè)計(jì)環(huán)境（4）和約束（5），做進(jìn)一步優(yōu)化。如果偏差較大，需要返回過程（1）代碼編寫，重新修改芯片設(shè)計(jì)代碼。

（8）保存結(jié)果（Save design database）當(dāng)門級(jí)網(wǎng)單符合設(shè)計(jì)要求，可以將結(jié)果保存。所設(shè)計(jì)的門級(jí)網(wǎng)單和設(shè)計(jì)相關(guān)的時(shí)序信息都需要保存。

圖片來源：學(xué)堂在線《IC設(shè)計(jì)與方法》

過程（3）讀取設(shè)計(jì)，工程師需要詳細(xì)檢查軟件給出的報(bào)告，檢查代碼是否有疏漏。

圖片來源：學(xué)堂在線《IC設(shè)計(jì)與方法》

過程（5）設(shè)置約束包含時(shí)序和面積的約束，通常時(shí)序約束的優(yōu)先級(jí)更高。

對(duì)于下圖X路徑（只涉及內(nèi)特性）的約束，設(shè)計(jì)人員可以通過約束兩個(gè)觸發(fā)器（FF2、FF3）的時(shí)鐘周期令軟件計(jì)算出X路徑的延時(shí)，完成對(duì)X的約束。因?yàn)檐浖梢蕴崛lock to Q和Set up的時(shí)間，根據(jù)時(shí)鐘周期>Clockto Q+穿越組合邏輯電路的最長延時(shí)+Set up公式，可計(jì)算X路徑的延時(shí)。

對(duì)于下圖N、S路徑（涉及電路外特性），設(shè)計(jì)人員可以通過約束外部信號(hào)輸入和外部電路穩(wěn)定裝載輸出信號(hào)的延時(shí)分別對(duì)N和S（S在紫色的框右側(cè)的橢圓中，有些模糊）約束。

圖片來源：學(xué)堂在線《IC設(shè)計(jì)與方法》

描述時(shí)序約束還需關(guān)注電路中的連線描述，因?yàn)樵谶壿嬀C合階段，連線未確定，因此采用估計(jì)的方式得出連線電阻、電容、面積。

假設(shè)一個(gè)元器件有6個(gè)負(fù)載（Fanout=6），下圖中黃框內(nèi)fanoutlength表示負(fù)載個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的連線長度（Net lenght）。

對(duì)于6個(gè)負(fù)載（超過4個(gè)負(fù)載）的情況，采用公式：

Net lenght=3.9+2*0.5

上式中“2”表示超過4個(gè)負(fù)載的數(shù)量，“0.5”從黃框中顯示的slope等效長度得出。

估算出連線長度后，乘以黃框中電阻（resistance）、電容（capacitance）、面積（area）對(duì)應(yīng)的參數(shù)，估算出芯片連線的電阻、電容、面積。

圖片來源：學(xué)堂在線《IC設(shè)計(jì)與方法》

審核編輯 ：李倩