1  Star-RCXT工具介紹

　　Star- RCXT以其高、友好的用戶界面以及和其它工具良好的結(jié)合成為目前業(yè)界比較流行的一款寄生參數(shù)提取工具，是專門針對0.18mm及以下工藝的寄生參數(shù)提取所設(shè)計的。它采用了二點五維的幾何提取技術(shù)，達到了三維的提取，但比三維的抽取工具速度快很多，能夠快速準確地對上百萬門的設(shè)計進行全局的寄生參數(shù)提取。

2  用Star-RCXT進行寄生參數(shù)提取的條件

　　應(yīng)用Star-RCXT進行精細寄生參數(shù)提取，還需要兩個與工藝參數(shù)有關(guān)的文件：mapping文件和ITF（Interconnect Technology Format）文件。ITF文件是由晶圓代工廠直接提供的，它包含的信息主要有：工藝采用的各個層次（包括電介質(zhì)、過孔和金屬導(dǎo)線等），各個層次在工藝流程中的厚度、寬度等物理尺寸，各個層次的電氣參數(shù)（如介電常數(shù)、方塊阻值等）。

3  Star-RCXT支持的格式

　　寄生參數(shù)提取工具Star-RCXT支持多種格式輸入，主要有Milkyway、Lef/Def、Hercules和Calibre格式。也支持多種格式輸出，如輸出格式為IEEE 1481標準的SPEF格式；輸出與PrimeTime靜態(tài)時序分析工具有效對接的SBPF格式；輸出格式包含了每一個節(jié)點RC網(wǎng)絡(luò)信息的DSPF 格式；還有STAR、NETNAME、MW、CONLY等格式。因為寄生電容值與其毗鄰的金屬連線有密切關(guān)系，版圖上一個圖形有可能會影響到其相鄰模塊中某一條連線的寄生參數(shù)提取。

4  Primetime工具介紹

　　PrimeTime 是Synopsys公司提供的一個針對復(fù)雜全芯片進行靜態(tài)時序分析的工具。PrimeTime可以集成于邏輯綜合和物理綜合的流程，讓設(shè)計者分析并解決復(fù)雜的時序問題，提高時序收斂的速度。它運行速度快，占用內(nèi)存少，完全克服了動態(tài)時序驗證的缺陷，適用于超大規(guī)模芯片系統(tǒng)的電路驗證。

5  PrimeTime分析原理

　　PrimeTime 進行靜態(tài)時序分析時把整個芯片按照時鐘分成許多時序路徑。路徑的起點是時序單元的輸出引腳或是設(shè)計的輸入端口，路徑的終點是時序單元的輸入引腳或是設(shè)計的輸出端口。根據(jù)起點和終點的不同，可將邏輯電路分解為圖1中用虛線表示的四種路徑，分別代表了以下四種類型： 路徑1起始于輸入端口，終止于時序單元的數(shù)據(jù)輸入端；路徑2起始于時序單元的時鐘引腳，終止于時序單元的數(shù)據(jù)輸入端；路徑3起始于時序單元的時鐘引腳，終止于輸出端口；路徑4起始于輸入端口，終止于輸出端口。

圖1 邏輯電路中的四種時序路徑

　　PrimeTime 工具把設(shè)計打散成一系列時序路徑之后，沿每條路徑計算延時。路徑的總延時是該路徑中所有單元延時和連線延時的和。典型的單元延遲表是輸入傳輸時間和輸出負載電容的函數(shù)，基于二維表格來計算每個單元的延時。對于在表格中找不到對應(yīng)點的情況，可通過內(nèi)插或外推表格中的值來獲得當前條件下的延時值。PrimeTime可讀取由專門提取工具得到的詳細內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的寄生電容和電阻值，并基于此地計算連線延時，以完成的版圖時序分析。

6  PrimeTime分析要求

　　靜態(tài)時序分析的目的是保證設(shè)計中的以上四種類型路徑可以滿足建立時間和保持時間的要求。即無論其起點是什么，信號都可以被及時地傳遞到該路徑的終點，并且在電路正常工作所必需的時間段內(nèi)保持恒定。如果建立時間和保持時間不能得到滿足，觸發(fā)器就無法采樣到正確的數(shù)據(jù)。

　　對FFT處理器進行寄生參數(shù)提取和靜態(tài)時序分析

　　當 FFT處理器完成版圖設(shè)計，通過Calibre DRC和LVS進行Sign-off的靜態(tài)時序分析時，可用專門的寄生參數(shù)提取工具Star-RCXT將每一個節(jié)點的RC網(wǎng)絡(luò)信息寫成文件傳遞給設(shè)計，再用靜態(tài)時序分析工具PrimeTime讀取由Star-RCXT工具得到的詳細內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的寄生電容和電阻值，并基于此地計算連線延遲，做的版圖時序分析。

　　對FFT處理器進行寄生參數(shù)提取

　　由于FFT項目采用Mentor公司的 Calibre工具進行DRC和LVS,因此寄生參數(shù)提取工具Star-RCXT采用的輸入格式為Calibre,基于CCI的Star-RCXT寄生參數(shù)提取流程如圖2所示。

圖2 基于CCI的寄生參數(shù)提取流程

　　在 Calibre中采用flat方式對FFT處理器進行LVS,通過LVS后自動產(chǎn)生SVDB目錄，并將配置LVS運行時設(shè)置的內(nèi)容保存為lvsset文件。然后編寫query.cmd文件，該文件指定基于CCI的Star-RCXT寄生參數(shù)提取所需文件的位置，如標注的GDSII版圖、層映射信息、頂層端口信息、理想版圖網(wǎng)表、網(wǎng)絡(luò)名信息、交互表等。編寫好query.cmd文件后，在calibredrv工具的命令行中執(zhí)行命令：Calibre- query svdb < query.cmd,會生成Star-RCXT寄生參數(shù)提取所需的文件，如包含多邊形和連通性信息的文件xtalkdetailDRCLVS.agf、元件交互參考信息的文件xtalkdetailDRC LVS.ixf、網(wǎng)絡(luò)交互參考信息的文件xtalkdetailDRCLVS.nxf、理想版圖網(wǎng)表文件xtalkdetailDRCLVS.nl和器件表文件xtalkdetailDRCLVS. devtab等。

　　本設(shè)計用運行Star-RCXT命令文件（star.cmd）來進行寄生參數(shù)提取，在編寫star.cmd命令文件時要輸入：模塊名稱xtalkdetailDRCLVS、層映射文件SmicVTMP_LO_SRAM _MR_MM_HV_LC_018.map、電源/地網(wǎng)絡(luò)名稱VDD和GND、加工工藝文件smic018.nxtgrd、提取參數(shù)的輸出格式SPEF、提取網(wǎng)絡(luò)的范圍、是否要將耦合電容折算成對地電容、配置LVS運行的設(shè)置文件lvsset和指定進行基于CCI寄生參數(shù)提取所需文件位置的文件 query.cmd等。

　　對FFT處理器進行靜態(tài)時序分析

　　首先在PrimeTime的啟動文件。中設(shè)置與庫文件相關(guān)的信息，如用set_link_library { * smic18_ss.db smic18IO_line_ss.db}命令來設(shè)置鏈接庫，用set target_library {* smic18_ss.db smic18_IO_line_ss.db}命令來設(shè)置目標庫、用set_min_library命令來指定工藝庫用于延遲和延遲分析等。然后用 primetime命令啟動PrimeTime的圖形用戶界面，對FFT處理器進行Sign-off的靜態(tài)時序分析。具體流程包括：讀入設(shè)計數(shù)據(jù)、約束時序、設(shè)定環(huán)境和分析條件、檢查設(shè)計數(shù)據(jù)和分析設(shè)置參數(shù)，以及執(zhí)行分析和檢查結(jié)果5步。

7  讀入設(shè)計數(shù)據(jù)

　　讀入網(wǎng)表文件用read_verilog命令，讀入由Star-RCXT提取輸出的SPEF格式寄生網(wǎng)表用read_parasitics命令。若要分析建立時間則要讀入壞情況的寄生電容和電阻信息，若要分析保持時間則要讀入情況的寄生電容和電阻信息。

　　約束時序

　　進行Sign-off靜態(tài)時序分析時，由于現(xiàn)在的網(wǎng)表中已經(jīng)包括了實際的時鐘信息，用create_clock命令來定義一個時鐘的基本信息，如周期、波形等，將該時鐘信號在實際的時鐘樹中傳播，進而得到實際的時鐘延時和偏移。用set_propagated_ clock命令可以根據(jù)時鐘樹，自動計算出時鐘信號到達終點的延時和偏移。Sign-off靜態(tài)時序分析可不設(shè)置時鐘的確定性，但有時為了提高設(shè)計可靠性，用set_clock_uncertainty命令對建立時間和保持時間都設(shè)置一個很小時間值。

　　設(shè)定環(huán)境和分析條件

　　PrimeTime 中set_operating_conditions命令用來根據(jù)工藝庫指定工藝、溫度和電壓的工作條件。分析建立時間時工作條件應(yīng)當在壞情況進行，即 set_operating_conditions worst;分析保持時間時工作條件應(yīng)當在情況進行，即set_operating_conditions best。用set_load命令設(shè)置輸出端口的負載，用set_driving_cell命令指定輸入端口的驅(qū)動單元等。

　　檢查設(shè)計數(shù)據(jù)和分析設(shè)置參數(shù)

　　在進行時序分析前要先檢查設(shè)計數(shù)據(jù)，如層次、庫、端口、單元等，以及分析設(shè)置參數(shù)，如時鐘、輸入延遲約束、輸出延遲約束等是否已經(jīng)設(shè)置或設(shè)置是否正確。如， 用check_timing命令來檢查是否存在未定義的時鐘、未定義的輸入到達時間和未定義的輸出約束等；用report_design命令輸出當前設(shè)計的一系列屬性，如分析類型、所選的工作條件、線負載模型和設(shè)計規(guī)則等；用report_port命令顯示端口名、引腳電容、線電容和輸入輸出延遲等端口信息。

　　執(zhí)行分析和檢查結(jié)果

　　在設(shè)計數(shù)據(jù)和參數(shù)設(shè)置均正確的情況下進行時序分析，然后查看分析結(jié)果，獲得設(shè)計具體的時間信息。如用report_timing命令產(chǎn)生一條時延路徑的詳細，包括路徑信息、路徑延時、路徑延時要求和總結(jié)部分。用report_constraint-all_violator命令所有的建立時間時序違規(guī)。再運行命令 report_analysis_coverage得PrimeTime分析的路徑條數(shù)為45957,分析的覆蓋率為100%,建立時間的違規(guī)率為0%。

　　圖3 建立時間的分析結(jié)果

為了準確了解FFT處理器所有路徑的保持時間情況,可進行與分析建立時間過程相同的步驟。

8  結(jié)語

　　靜態(tài)時序分析已經(jīng)成為數(shù)字集成電路設(shè)計必不可少的環(huán)節(jié)。本文應(yīng)用寄生提取工具Star-RCXT基于CCI流程對FFT處理器進行寄生參數(shù)提取，再用靜態(tài)時序分析工具PrimeTime讀取由Star-RCXT抽取工具得到的內(nèi)部互連網(wǎng)絡(luò)的詳細寄生電容和電阻值，進行的版圖時序分析。它不需要輸入測試向量就能覆蓋所有的路徑，且運行速度很快，占用內(nèi)存較少，可以對芯片設(shè)計進行全面的時序驗證。