内容发布更新时间 : 2024/12/23 13:48:35星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
_pin_to_lib命令，可以将不带PG信息的lib库转换成带PG信息的lib库，这样可以更清晰的知道PG库中具体都添加了什么信息。
3. UPF在本芯片设计实现中的应用
本款芯片的设计实现以及验证流程完全采用了如图7中所示的所有Synopsys工具，并且所有实现和验证流程都使用了基于IEEE1801标准Unified Power Format（UPF）的完整技术，成功的完成了从RTL到GDSII的全部过程，并且芯片制造回来成功的完成了功能测试以及低功耗测试。本篇文章着重介绍实现流程中基于UPF的应用，对于验证流程的应用我们不作介绍。在实现过程中我们主要完成了下列工作，如图14所示。
图14: 本芯片实现流程图
? PG library的准备； ? UPF文件的准备；
? 有了UPF以及PG library，先用Design Compiler对RTL 综合，综合后产生的netlist里面就包含了low-power设 计中除了电源关断单元（MTCMOS）之外的所有的特 殊cell，如：level-shifter, isolation cell等等；
? 综合完成后，作了DFT的工作，在这一步骤如果DFT设计中要引入一些特殊单元，工具会自动插入； ? DFT之后我们在IC-Compiler完成了所有的布局布线工作，包括：整体规划(floorplan)，电源关断单元MTCMOS的插 入、布局以及控制信号的连接，电源网络综合和分析，布局，时钟树综合，布线以及最后一些提高良率方面的工作。
? 布局布线完成后，我们还对timing，SI，Power，IR-DROP等进行了Sign-off分析。
? 在流程中经过每一步我们都用formality对包含了UPF的设计作了形式验证，既保证了功能的一致性，也保证了含有低功 耗信息的实现一致性。
下面我们对每一步骤进行详细介绍，其中PG library的准备在2.2章节中已经作了介绍，这里就不再说明。
3.1 本芯片中用到的low power设计意图
在我们最近的这款芯片中，采用了时钟关断（Clock-Gating），多域值电压库（Multi-threshold libraries），电源关断（MTCMOS Power Gating），低电压待机（Low-Vdd Standby）等低功耗技术。
图15和图16分别是芯片电源分区拓扑图和floorplan截图，芯片划分成3个power domain，分别为PD_1、PD_2、PD_TOP。其中PD_1是掉电区，PD_2是降压区，PD_TOP是常开区；PD_2的hierarchy嵌套在PD_1内部，当PD_1掉电时，PD_2可以降压保持数据即可。VDD和VDD_2是芯片外部提供的两个电源，分别提供给PD_TOP和PD_2；而VDD_1是PD_1的内部电源，由VDD经过MTCMOS产生，可以通过控制MTCMOS关断使PD_1掉电。
在进行芯片设计之前，我们要先对芯片的低功耗意图用UPF描述出来，下面的章节做详细的阐述。
图15: 芯片电源分区拓扑图
图16: 芯片floorplan截图
3.2 用UPF对本芯片设计意图的描述
在UPF中，包含了所有对low-power设计意图的描述，比如：芯片中有哪些相对独立的电源模块；每个电源模块中用到哪些电源或地；如果有电源关断模块的话还要描述其关断的方式及控制；每一个电源的各种工作模式（工作电压或是否关断）；特殊单元的规划等。下面章节将根据本芯片中用到的low-power意图（如图15和图16所示）分别介绍如何用UPF描述这些意图。
3.2.1 UPF对Power Domain的描述
在UPF中，首先要对所有的Power domain进行定义。先设定顶层的power domain，然后描述PD_1和PD_2这两个power domain。如下所示：
# power domain definitions
create_power_domain PD_TOP –include_scope create_power_domain PD_1 –elements BLOCKA create_power_domain PD_2 –elements BLOCKB
3.2.2 UPF对Power Network的描述
然后根据电源分区拓扑图，要清晰地描述各个power domain里面的电源网络(Power Network)，如下所示，详细的定义了每个domain里面的电源线的名称以及和芯片原始电源输入端口的连接关系。 # supply nets definitions
create_supply_net VDD –domain PD_TOP create_supply_net VDD –domain PD_1 –reuse create_supply_net VDD_2 –domain PD_TOP create_supply_net VDD_2 –domain PD_1 –reuse create_supply_net VDD_2 –domain PD_2 –reuse create_supply_net VDD_1 –domain PD_1 create_supply_net VSS –domain PD_TOP create_supply_net VSS –domain PD_1 –reuse create_supply_net VSS –domain PD_2 –reuse #define the primary power/ground for power domains
set_domain_supply_net PD_TOP –primary_power_net VDD –primary_ground_net VSS set_domain_suupply_net PD_1 –primary_power_net VDD_1 –primary_ground_net VSS set_domain_supply_net PD_2 –primary_power_net VDD_2 –primary_ground_net VSS # power ports definitions
create_supply_port VDD –domain PD_TOP –direction in create_supply_port VDD_2 –domain PD_TOP –direction in
create_supply_port VSS –domain PD_TOP –direction in #connect the supply net to power port connect_supply_net VDD –ports VDD connect_supply_net VDD_2 –ports VDD_2 connect_supply_net VSS –ports VSS
3.2.3 UPF对Power Gating的描述
本设计中含有电源关断模块，需要在UPF中定义电源关断单元（Power Gating cell），描述该单元的电源输入输出，以及控制信号的连接。如下所示。
create_power_switch SW1 –domain PD_1 –output_supply_port {VDD_OUT VDD_1} \\ –input_supply_port {VDD_IN VDD} –control_port {PW_CTRL pd1_pw_en} –on_state \\ {PW_ON VDD_IN {PW_CTRL}} –ack_port {{PW_ACK pd1_pw_ack}
该条命令中VDD_1是VDD经过该单元后的电源名称，pd1_pw_en是控制信号，当该控制信号为高的时候，VDD_1接通VDD使电路处于开启状态。除了该控制信号，该单元还输出一个叫pd1_pw_ack的响应信号。
至于如何在物理上实现Power Gating cell的插入以及控制信号的连接，这个要在IC Compiler里面完成，后面的章节里面有详细的介绍。
3.2.4 UPF对Isolation的描述
因为芯片中有关断模块，从功能上为了处理模块关断后信号输出的稳定性，还需要增加关断电源模块处于关断时如何插入isolation单元的描述。如下所示，以PD_1的边界信号定义为例：
指定其所有输入信号都不插入isolation cell，输出信号默认插入箝位到0的isolation cell，对其中两个特殊信号插入箝位到1的isolation cell。并且定义了Isolation cell的控制信号，以及插入的位置是在PD_TOP domain。
set_isolation pd1_iso_in –domain PD_1 –no_isolation –applies_to inputs
set_isolation pd1_iso_low –domain PD_1 –isolation_power_net VDD –isolation_ground_net \\ VSS –clamp_value 0 –applies_to outputs
set_isolation_control pd1_iso_low –domain PD_1 –isolation_signal iso_en –isolation_sense high \\ –location parent
set_isolation pd1_iso_high –domain PD_1 –isolatioin_power_net VDD –isolation_ground_net \\