芯片設(shè)計之邏輯綜合過程（下）

邏輯綜合過程（5）設(shè)置約束中，時序約束除需估計電路中的連線參數(shù)外，還需要關(guān)注時鐘網(wǎng)絡(luò)。在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，輸入的時鐘信號可能會連接數(shù)百個D觸發(fā)器，需要通過樹狀網(wǎng)絡(luò)連接，樹狀網(wǎng)絡(luò)的每個分叉連接有限個D觸發(fā)器。為使時鐘信號到達(dá)每個D觸發(fā)器的時間近似相等，樹狀網(wǎng)絡(luò)需要盡可能均勻。

描述時鐘網(wǎng)絡(luò)信號的參數(shù)有兩個：Clock Latency和Clock Uncertainty。Clock Latency表示時鐘信號經(jīng)由其他元器件和連線到達(dá)D觸發(fā)器的延時，Clock Uncertainty表示各個D觸發(fā)器間時鐘延時的微小差異。

綜上，過程（5）設(shè)置約束中，時序約束通過靜態(tài)時序分析的準(zhǔn)則、估算連線參數(shù)、確定時鐘網(wǎng)絡(luò)參數(shù)完成約束。

圖片來源：學(xué)堂在線《IC設(shè)計與方法》

當(dāng)時序約束滿足后，綜合邏輯所需的軟件將嘗試滿足面積約束要求，一般面積約束的要求是將芯片的面積最小化。

以下是描述芯片的面積的三種方式：

（1）通過與非門對芯片進(jìn)行描述，得出芯片等效多少門。

（2）通過等效晶體管數(shù)量的方式進(jìn)行描述。

（3）通過物理面積的方式進(jìn)行描述，常用的面積單位是平方微米。

非專業(yè)人員傾向使用方式（1）和方式（2）描述芯片面積。EDA軟件（根據(jù)代碼自動生成芯片電路的軟件）中對芯片面積的描述不清晰，需要設(shè)計人員判斷數(shù)值的單位是門、晶體管、物理面積三種中的哪一種。如果數(shù)值包含0.5，可能是以門為單位，因為一個非門大約等效0.5個與非門；如果數(shù)值為整數(shù)，可能是以晶體管為單位；如果數(shù)值有多個小數(shù)位，可能是以物理面積為單位。

設(shè)置約束結(jié)束后，可以進(jìn)行邏輯綜合操作。邏輯綜合操作中軟件可以對電路做以下優(yōu)化：

（1）共享表達(dá)式：如下圖所示，三個表達(dá)式中均有A+B，軟件會將重復(fù)的A+B電路化簡。

圖片來源：學(xué)堂在線《IC設(shè)計與方法》

（2）資源共享：加法器（下圖電路中帶加號的正方形）所需的資源多于多路選擇器（下圖電路中的梯形）所需的資源，通過改變電路結(jié)構(gòu)，將資源選擇器共享轉(zhuǎn)化為加法器共享，節(jié)省資源。

圖片來源：學(xué)堂在線《IC設(shè)計與方法》

（3）操作重新排序：下圖是操作重新排序的案例，如果A、B、C、D、E、F信號不能同時到達(dá)，如A、B信號到達(dá)較晚，操作重新排序后的電路（圖中箭頭指向的電路）運(yùn)算速度更快。

圖片來源：學(xué)堂在線《IC設(shè)計與方法》

邏輯綜合操作后，進(jìn)行結(jié)果分析。首先需要關(guān)注時序報告。

時序報告的第一部分是數(shù)據(jù)到達(dá)時間（data arrival time），表示上一級觸發(fā)器時鐘信號出現(xiàn)開始，經(jīng)過所有元器件所需要的時間（個人理解）。

時序報告的第二部分是數(shù)據(jù)需求時間（data required time），表示數(shù)據(jù)傳輸可以使用的時間。

如果數(shù)據(jù)需求時間-數(shù)據(jù)到達(dá)時間>0，則滿足時序約束，可以進(jìn)行面積報告分析，否則需修改約束或設(shè)計代碼。根據(jù)時序分析結(jié)果，可以重建關(guān)鍵路徑，進(jìn)一步優(yōu)化電路。

圖片來源：學(xué)堂在線《IC設(shè)計與方法》

其次關(guān)注面積報告，下圖報告中紅圈內(nèi)表示芯片的面積參數(shù)，因為報告中數(shù)值有多個小數(shù)位，所以數(shù)值的單位是平方微米。

在商業(yè)設(shè)計中，需要定義芯片內(nèi)連線的模型以更準(zhǔn)確地估算出芯片面積（含個人理解），Net Interconnect area會有具體數(shù)值，不會如下圖中表示的undefined。

結(jié)果分析滿足設(shè)計條件后，保存結(jié)果，邏輯綜合過程結(jié)束。

審核編輯 ：李倩