【摘要】：集成電路飛速發(fā)展,芯片的工藝特征尺寸已經(jīng)縮小至納米級(jí)別,帶來(lái)了很多新的挑戰(zhàn)。頻率的提高和多模式多端角加大了時(shí)序收斂的復(fù)雜度,尺寸太小物理驗(yàn)證變得困難,功耗問(wèn)題也變得越來(lái)越重要,所以本論文對(duì)新出現(xiàn)的物理設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了研究。本設(shè)計(jì)基于GF 14nm FinFET工藝,使用Synopsys公司的系列工具對(duì)AMD Vega GPU芯片中通用存儲(chǔ)器控制器模塊進(jìn)行了邏輯綜合和物理設(shè)計(jì),本設(shè)計(jì)是約有77.9萬(wàn)邏輯單元的數(shù)字模塊,該存儲(chǔ)控制器用來(lái)控制顯示模塊和存儲(chǔ)模塊內(nèi)的SDRAM讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。論文主要完成了模塊級(jí)別的邏輯綜合、PR、靜態(tài)時(shí)序分析和ECO四部分內(nèi)容,其中PR包括布局規(guī)劃、電源規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)單元放置、時(shí)鐘樹(shù)綜合、布線等,PR是本論文的重點(diǎn)。綜合過(guò)程中針對(duì)出現(xiàn)的與物理實(shí)現(xiàn)過(guò)程中時(shí)序匹配較差的問(wèn)題,使用了DCT綜合,DCT結(jié)合了物理實(shí)現(xiàn)中的布局信息,加快了綜合的時(shí)序收斂。同時(shí)為了優(yōu)化功耗,在綜合時(shí)插入了門(mén)控時(shí)鐘單元。在物理實(shí)現(xiàn)中,本論文給出了基于數(shù)據(jù)流布局規(guī)劃方法、物理單元插入方法、合理的電源規(guī)劃方法,其中擺放宏單元的方法做了重點(diǎn)介紹。在標(biāo)準(zhǔn)單元放置過(guò)程中,采用了層次化布局方法,完成基于布線擁塞和時(shí)序優(yōu)化進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)單元擺放工作。同時(shí),設(shè)計(jì)了多源時(shí)鐘樹(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的時(shí)鐘樹(shù)來(lái)收斂時(shí)序,分析了模塊內(nèi)部時(shí)鐘源點(diǎn)數(shù)和時(shí)鐘樹(shù)性能的關(guān)系,也介紹了時(shí)鐘樹(shù)設(shè)計(jì)中時(shí)鐘傳播延遲、時(shí)鐘樹(shù)偏斜、時(shí)鐘轉(zhuǎn)換時(shí)間、時(shí)鐘不確定性、時(shí)鐘樹(shù)級(jí)數(shù)、時(shí)鐘樹(shù)緩沖器類型和控時(shí)鐘單元克隆、合并相關(guān)問(wèn)題。針對(duì)布線過(guò)程中遇到的布局布線擁塞、串?dāng)_、功耗問(wèn)題給出了相應(yīng)的解決方案。在DFM中,使用了多通孔置換了單通孔,插入了填充單元和金屬填充物來(lái)提高制造良率。在靜態(tài)時(shí)序分析中,介紹了本項(xiàng)目需要完成時(shí)序收斂的模式和約束sdc,對(duì)比了OCV、AOCV和POCV的優(yōu)缺點(diǎn),進(jìn)行了最終版PR的靜態(tài)時(shí)序分析,結(jié)果在可修復(fù)范圍之內(nèi)。遺留的時(shí)序和物理規(guī)則問(wèn)題在ECO過(guò)程中得到解決,其中建立時(shí)間修復(fù)主要通過(guò)修改單元的尺寸和替換單元閾值的方法,保持時(shí)間修復(fù)主要通過(guò)插入緩沖器增加延時(shí)的方法,DRC修復(fù)通過(guò)置換通孔、調(diào)整跳線、調(diào)整金屬面積的方法完成。最后使用Calibre完成了嚴(yán)格的DRC和LVS檢查,使用Prime time完成了嚴(yán)格的時(shí)序檢查,導(dǎo)出了可以流片的GDS。其中UMC_UCLK主時(shí)鐘和SOCCLK主時(shí)鐘的頻率達(dá)到1.32GHz,該模塊的總功耗為103mW,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【圖文】：

和存儲(chǔ)模塊內(nèi)的 SDRAM 讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。首先，模塊功能設(shè)計(jì)是前端工程師完成本論文的重點(diǎn)，所以對(duì)其功能做了簡(jiǎn)單介紹。然后，在前端設(shè)計(jì)工程師提供碼基礎(chǔ)上進(jìn)行了綜合和物理實(shí)現(xiàn)。綜合是前后端連接的橋梁，對(duì)后端物理實(shí)，綜合對(duì)時(shí)序、面積和功耗的折中直接影響物理實(shí)現(xiàn)的難易程度，尤其是時(shí)速度。本章介紹綜合的相關(guān)技術(shù)以及后端設(shè)計(jì)使用的工具，最后介紹了半定現(xiàn)過(guò)程。1 通用存儲(chǔ)器控制器模塊介紹大多數(shù)高性能 SOC 芯片，其內(nèi)部的存儲(chǔ)器控制器，使用的都是通用存儲(chǔ)器它可以用來(lái)控制多種不同類型的存儲(chǔ)器，，具有良好的可重用性。本項(xiàng)目中的器控制器作為 AMD 公司 Vega GPU 顯卡芯片中的一個(gè)功能模塊，在功能�？偩�需求來(lái)控制 GPU 芯片顯示模塊和存儲(chǔ)模塊內(nèi)的 SDRAM 來(lái)進(jìn)行讀寫(xiě)數(shù)描模式下，該通用存儲(chǔ)器控制器用來(lái)控制 GPU 芯片內(nèi)所有類型的存儲(chǔ)器依儲(chǔ)器測(cè)試功能。

甯th_vld rth_data rts/rtr ch_en[3:0] cmd/data圖 2.2 通用存儲(chǔ)器控制器模塊的數(shù)據(jù)流框圖2.2 主要工具介紹DesignCompiler 是 Synopsys 公司的邏輯綜合優(yōu)化工具。它可以根據(jù)設(shè)計(jì)文件和約束文件 sdc 自動(dòng)綜合出一個(gè)跟工藝相關(guān)的優(yōu)化了的門(mén)級(jí)電路。DesignCompiler 可以根據(jù)需求產(chǎn)生多種性能報(bào)告，還能根據(jù)設(shè)計(jì)要求，從速度、功耗和面積等方面來(lái)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，DC 是業(yè)界較為流行的綜合工具。IC Compiler 是 Synopsys 公司領(lǐng)先的芯片后端物理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具。它是一個(gè)單獨(dú)REG_CMN
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 孫佳佳;趙慶哲;;在IC設(shè)計(jì)中應(yīng)用STA處理時(shí)序問(wèn)題的方法[J];微處理機(jī);2014年04期

2 蔣健;湯勇明;;FPGA教學(xué)中時(shí)序概念的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J];電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

3 王守祥;賴凡;;國(guó)內(nèi)集成電路發(fā)展現(xiàn)狀及其跨越發(fā)展的對(duì)策[J];微電子學(xué);2013年04期

4 張智勝;吳秀龍;;超深亞微米物理設(shè)計(jì)中天線效應(yīng)的消除[J];半導(dǎo)體技術(shù);2012年06期

5 蘇偉祿;施隆照;;基于MCU IP核的SPI接口ASIC設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J];中國(guó)集成電路;2011年10期

6 曹建;;靜態(tài)時(shí)序分析中不同工作模式的分析及應(yīng)用[J];信息技術(shù);2011年01期

7 周平,戴慶元;芯片設(shè)計(jì)中串?dāng)_噪聲的分析與改善[J];半導(dǎo)體技術(shù);2004年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 吳遠(yuǎn)民;ASIC芯片的block-level的物理設(shè)計(jì)與研究[D];貴州大學(xué);2016年

2 郝秀麗;基于GF14nm工藝的H.264視頻解碼器綜合與物理實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱理工大學(xué);2016年

3 馬驍;基于0.18μm CMOS工藝的全數(shù)字鎖相環(huán)設(shè)計(jì)[D];東南大學(xué);2016年

4 李益航;基于多位觸發(fā)器的低功耗技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2016年

5 劉翊;24位Sigma-Delta ADC中降采樣數(shù)字濾波器的研究與設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2015年

6 李虹楊;納米工藝ASIC物理設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)和信號(hào)完整性優(yōu)化[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

7 朱愷;FPGA的靜態(tài)時(shí)序分析研究與實(shí)現(xiàn)[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

8 田曉萍;基于Encounter的深亞微米布局設(shè)計(jì)和布線方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

9 曹華;基于Tcl腳本語(yǔ)言的ASIC后端設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2011年

10 張志;NUCSoC芯片的物理設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2605440