基于TalusVortexFX的32/28納米節點(diǎn)設計方案

　前言

　　目前的高端ASIC/ASSP/SoC器件開(kāi)發(fā)商可考慮分為三大類(lèi)：主流、早期采用者和技術(shù)領(lǐng)導者。在寫(xiě)這篇文章的時(shí)候，主流開(kāi)發(fā)商正致力于65納米技術(shù)節點(diǎn)設計，早期采用者開(kāi)發(fā)商正專(zhuān)注于45/40納米節點(diǎn)設計，而技術(shù)領(lǐng)導者開(kāi)發(fā)商正力求超越32/28納米及更小尺寸節點(diǎn)設計。隨著(zhù)技術(shù)采用開(kāi)發(fā)步伐的日益加快，下一代的早期采用者過(guò)渡到32/28納米節點(diǎn)的時(shí)間將不會(huì )很久，而他們的主流開(kāi)發(fā)商同行也將緊隨其后。

　　進(jìn)行32/28納米節點(diǎn)設計時(shí)會(huì )遇到許許多多的問(wèn)題，包括：低功耗設計、串擾效應、工藝變異及操作模式和角點(diǎn)數量的顯著(zhù)增加。本文首先會(huì )為您呈現微捷碼Talus®Vortex1.2物理實(shí)現流程的高層次視圖，接著(zhù)將介紹32/28納米節點(diǎn)設計所包含的一些問(wèn)題并描述TalusVortex1.2是如何解決的這些問(wèn)題。

　　除了上述技術(shù)問(wèn)題以外，32/28納米節點(diǎn)日益提高的設計規模和復雜性還造成了工程資源(在不擴大團隊規模的前提下取得更大成果，同時(shí)還保持甚至縮短現有時(shí)間表)、硬件資源(無(wú)須增加內存或購買(mǎi)全新設備，利用現有設備和服務(wù)器處理更大型設計)、滿(mǎn)足日益緊張的開(kāi)發(fā)時(shí)間表等方面相關(guān)問(wèn)題的增加。為了解決這些問(wèn)題，本文還將描述通過(guò)TalusVortexFX創(chuàng )新性的DistributedSmartSync™(分布式智能同步)技術(shù),TalusVortex顯著(zhù)地提高了其容量和性能。TalusVortexFX提供了首款且唯一一款分布式布局布線(xiàn)解決方案。

　　TalusVortex1.2物理實(shí)現流程介紹

　　圖1所展示的是標準TalusVortex1.2物理流程的高層次視圖。從圖中，您不難觀(guān)察到它先假設了芯片級網(wǎng)表的存在，此網(wǎng)表可能已通過(guò)微捷碼或第三方的設計輸入和綜合工具而生成。

　　圖1.標準TalusVortex1.2流程高級視圖

　　第一步，準備好網(wǎng)表;這包括了各種任務(wù)，如：如確定輸入/輸出焊盤(pán)(I/Opad)及所有宏單元的位置。第二步，進(jìn)行標準單元布局(這是與全局布線(xiàn)同時(shí)進(jìn)行，因為布線(xiàn)可能影響到單元布局，而單元布局也會(huì )對布局造成影響)。

　　在完成初始單元布局之后，第三步是綜合時(shí)鐘樹(shù),將其添加到設計中。多數時(shí)鐘樹(shù)綜合工具并非執行真正的多模多角(MMMC)時(shí)鐘樹(shù)實(shí)現，而是將時(shí)序環(huán)境分為best-case(最佳情況)和worst-case(最差情況)角點(diǎn)。但這種做法過(guò)于的悲觀(guān)，會(huì )導致性能一直處于“毫無(wú)起色”的狀態(tài)。在32/28納米節點(diǎn)，實(shí)現真正的MMMC時(shí)鐘樹(shù)勢在必行(另見(jiàn)后文32/28納米主題中“MMMC問(wèn)題”部分)。因此Talus1.2的時(shí)鐘樹(shù)綜合部署了完整的MMMC分析，以平均10%的延遲性改善和10%的面積縮小實(shí)現了更為先進(jìn)的魯棒性時(shí)鐘系統，如圖2所示

　　圖2.全MMMC時(shí)鐘樹(shù)綜合實(shí)現了更為先進(jìn)的魯棒性時(shí)鐘系統

　　一旦時(shí)鐘樹(shù)添加成功，那么第四步是執行復雜的優(yōu)化工作。而接下來(lái)的第五步則是進(jìn)行詳細布線(xiàn)。Talus1.2流程的收斂特性確保了詳細布線(xiàn)結束時(shí)的時(shí)序可與流程早期所見(jiàn)到的時(shí)序密切吻合，甚至在考慮到串擾時(shí)也是如此(另見(jiàn)后文32/28納米主題中“串擾問(wèn)題”部分)。

　　32/28納米低功耗問(wèn)題

　　圖3.功耗是目前芯片設計最為關(guān)心的問(wèn)題

　　工程師能夠部署各種各樣的技術(shù)來(lái)控制器件的動(dòng)態(tài)(開(kāi)關(guān))功耗和漏電功耗。這些技術(shù)包括(但不限于)多開(kāi)關(guān)閾值(multi-Vt)晶體管的使用、多電源多電壓(MSMV)、動(dòng)態(tài)電壓與頻率縮放(DVFS)及電源關(guān)斷(PSO)。

　　在多開(kāi)關(guān)閾值晶體管情況下，非關(guān)鍵時(shí)序路徑上的單元可由漏電量較低、功耗較少、開(kāi)關(guān)速度較慢的高開(kāi)關(guān)閾值(high-Vt)晶體管來(lái)組成;而關(guān)鍵時(shí)序路徑上的單元則可由漏電量較高、功耗較多、開(kāi)關(guān)速度顯著(zhù)加快的低開(kāi)關(guān)閾值(low-Vt)晶體管來(lái)組成。

　　多電源多電壓(MSMV)所包括的芯片可分為不同區域(有時(shí)稱(chēng)為“電壓島”或“電壓域)，不同區域擁有不同的供電電壓。分配到較高電壓島的功能塊將擁有較高性能和較高功耗;而分配到較低電壓島的功能塊則將擁有較低性能和較低功耗。

　　動(dòng)態(tài)電壓與頻率縮放(DVFS)技術(shù)的使用是通過(guò)改變一個(gè)或多個(gè)功能塊的相關(guān)電壓或頻率來(lái)優(yōu)化性能與功耗間折衷權衡。例如：1.0V的額定電壓在功能塊活動(dòng)率低時(shí)可降至0.8V以降低功耗，或在需要時(shí)它也可以提至1.2V以提高性能。同樣地，額定時(shí)鐘頻率可在功能塊活動(dòng)率相對低時(shí)減至一半，或它也可增強一倍以滿(mǎn)足短時(shí)間爆發(fā)的高性能需求。

　　顧名思義，電源關(guān)斷(PSO)系指切斷選定的目前不在使用中的功能塊的電源。盡管這項技術(shù)在省電方面效果非常好，但它需要考慮到的問(wèn)題真的很多，如：為避免造成電流浪涌，要按特殊順序給相關(guān)功能塊的供電和關(guān)電。

　　TalusVortex1.2提供了一款完整的集成化低功耗解決方案，包括一種自動(dòng)化低功耗綜合方法，可與跨多電壓和頻率區域的并行分析與優(yōu)化功能結合使用。Talus1.2不僅不會(huì )對所使用的不同晶體管開(kāi)關(guān)閾值的數量進(jìn)行限制，同時(shí)還支持無(wú)限的電壓、頻率和電源切斷區域。此外，Talus1.2完全支持通用功率格式(CPF)和統一功率格式(UPF)。這兩種格式讓設計團隊能夠先從功耗角度出發(fā)把握設計意圖，然后再推動(dòng)下游規劃、實(shí)現和驗證策略(見(jiàn)側邊欄)。