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1、第四章 VLSI物理设计基础 -基于库单元的自动布局布线设计,主要内容,VLSI自动布局布线概述 VLSI布局布线工具 输入信息（格式文件） 基于连线的布图规划 电源规划 基于连线的布局 基于连线的布线 布局布线设计输出,VLSI自动布局布线概述,在VLSI设计中，利用布局布线工具可以实现数千万门的VLSI物理设计。 设计任务：经过逻辑综合，已经转换为具有目标工艺的门级网表，通过指定的一系列工艺库单元信息，再经布图规划、电源连线、IO单元布局布线、标准单元的布局布线，完版图设计。 设计目标：保证设计实现（布通），满足一定的时序要求， 满 足一定的功耗要求。,VLSI布局布线工具,Cadence
2、 se (Silicon Ensemble) Cadence S0C42 Synopsys Astro,S E结构,输入单元的LEF、CTL、V文件； 输入设计的.V文件、 模块的DEF、时序文件SDF; Library存储设计路径，变量等信息； 输出设计的DEF 、GDSII 、Verilog； Ultra Router布线器 Qplace 布局器,SE设计方法,基于连线的布局布线 基于时序驱动的布局布线 基于功耗的布局布线,基于连线的布局布线流程,基于时序驱动的布局布线,SE图形化操作界面,图形显示窗口 命令菜单 图层选择与可视性 图形移动 坐标显示 状态显示 命令输入,输入信息（格式文件
3、）,setup 文件 库单元信息 设计数据,setup 文件,se.ini : 设置了环境变量，也可以作为一个自动执行的脚本文件。它在SE 工具启动时从工作目录或逻辑目录中读入此文件。 se.env : 设置了系统运行的环境变量。如果你想设置控制系统运行的变量或设置数个用户的工作环境，则需把此文件放在当前工作目录下。软件在启动的时候将在当前工作目录下搜索此文件。 se.fin: 软件在关掉之前读入此文件。 dlc.init: 初始化文件,the Central Delay Calculator(CDC),需要这个文件。,库单元信息文件,LEF( Library Exchange Format)
4、 CTLF (Compiled Timing Library Format) GCF (General Constraint Format) 单元的Verilog 文件,LEF File,LEF：单元的库交换文件。是对单元版图抽象描，由CADENCE提出。已成为工业标准。 ASICII码描述方式，支持特定的工艺。 Technolog Lef定义是布局布线规则及工艺信息，互连最小间距，最小线宽，、厚度、电阻、电容、电流、通孔类型、布线宽度等。 单元Lef指定单元名、图层、端口名、几何图形、位置、不可布区域等。 分为标准单元Lef 、模块单元Lef 、IO Lef。,CTLF File,CTLF
5、File编译后的单元的TLF时序文件; TLF指定了单元的具有统一标准输入输出失时间转换； TLF指定了单元的输入输出时延。 定义了时间、电流、电压的物理单位,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
6、section Model(k_process_fall_transitionMod (Linear (- : :0.000000:1.000000 ) ),GCF File,GCF设计约束文件 包括设计各层次 时需约束、功耗约束、面积约束、寄生参数约束。 指定在SE环境文件中,GCF Format Overview,设计数据 DEF File,DEF ( Design Exchange Format) 设计交换文件，设计数据的ASCII描述 ； 指定单元名、图层排例、位置； 指定图形坐标、长度单位。,设计数据,Verilog 网表 GCF( General Constraints Forma
7、t)文件 SDF 约束文件,基于连线的布图规划,布图规划的目标 模块的放置与布线通道 I/O单元的放置与供电 布图规划的方案,布图规划,布图规划的方案 展平式 层次化式 布图规划的目标 规划芯片面积。 满足时序约束要求。 确保芯片的稳定。 满足布线的要求。,布图面积规划,规划芯片面积 规划I/O面积 规划Core面积,布图规划的方案,展平式 层次化式,布图间距规划,芯片面积规划H 指定I/O与Core通道距离 指定单元行间距离,I/O单元的布局,写place.io文件，指定I/O单元方位 I/O单元原则： 虑封装、供电、 内部模块的端口等。 I/O单元类型： 数字输入I/O输出I/O 、双向I
8、/O 、模拟输入I/O输出I/O 、数字电源I/O 、模拟电源I/O 、填充I/O、特殊功能I/O、不同驱动电流的I/O等。,Place IO : I/O 文件,Place IO,Internal power external power,Power Pad Selection ( .35um ),PAD结构,添加I/O Filler单元,电源规划,电源网络设计 全局电源,电源网络设计,电源网络设计 Global net connect 连接定义 power ring 核内电源 模块电源 Power stripe 核内横竖电源. Ring pin核与模块间横竖电源 Followpins电源网络与核电源连接。 Power ring供电单元与电源环的连接,全局电源,数字与模拟混合供电 单电源与多电源供电 电源和地网络。 高电压与低电压网络。 添充单元网络电源供电,单元布局,布局的方法 布局方案,布局的方法,基于连线的布 基于时序布局 基于功耗的布局,布局方案,展平式布局 层次化的布局布线 子模块布局布线完成 导出block LEF文件 上一层布局布线时，导入库文件后即导入前面的block LEF文件 重复上面步骤,Ultra Route连线器,单元及模块布线,连接电源线,连接模块电源,连接全部绕线,完成布局布线,