JP6544923B2 - 基本セルの小集合によって構築された可変駆動能力クロックドライバを備えた可変駆動能力クロックインバータを用いて構成されたクロックネットワークをチューニングするシステムおよび方法 - Google Patents
基本セルの小集合によって構築された可変駆動能力クロックドライバを備えた可変駆動能力クロックインバータを用いて構成されたクロックネットワークをチューニングするシステムおよび方法 Download PDFInfo
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Description
New_size=Current_size*(1+(Current_slew−Target_slew)/(Target_slew))
ここで、New_sizeは、あるマクロセルの新たなサイズであり、Current_sizeは、当該マクロセルの現在のサイズであり、Current_slewは、現在のスリューであり、Target_slewは、所定の目標スリューである。他の実施形態では、サイズ変更は以下の式に基づく:
New_size=Current_size*(1+(Current_slew−Target_slew)/(Current_slew))
ここで、New_sizeは、あるマクロセルの新たなサイズであり、Current_sizeは、当該マクロセルの現在のサイズであり、Current_slewは、現在のスリューであり、Target_slewは、所定の目標スリューである。
本発明の原理に基づいて、半導体装置クロック分配ネットワークは、当該装置上のシーケンシャル(クロック受信)素子の駆動に必要な駆動能力にかかわらず、標準サイズのインバータのみを使用する。カスタムサイズのインバータを作成あるいは第三者から購入する必要がないので、設計プロセスが従来技術のプロセスよりも安価になる。さらに、これら標準サイズのインバータは徹底的にテストされており、予想通りに機能するので、これらクロック分配ネットワークを用いて半導体装置をデバッギングする時間が短縮され、製品をより早く市場に提供することができる。
DX = 8×*a+12×*b+16×*c 式(1)
ここで、a+b+c(インバータの総数)は最少にされる。本発明の原理によれば、他の設計制約を用いて、他の選択基準を用いることもできる。
図10は、本発明の一実施形態による、クロスリンク付バイナリクロックツリーのVerilogネットリスト1000であり、どのようにインスタンス名を配置情報で埋め込むかを示すために使用されるものである。モジュール「clkstationSample」は、上記チューナブルクロックインバータの1つを用いるクロックドライバからなるクロックステーションである。モジュール「clkstationSample」は、1つの入力「clk_L5」および1つの出力「clk」を有する。出力ポートclk_L4およびclk_L3が、また、クロック分配の中間ノードのために追加され得る。ネットリストにこれらポートを追加すると、クロックステーションの各ステージにおいてチューニングが容易になる。また、クロックステーションにおいてインスタンス化された各クロックインバータのインスタンス名は、その内部に、クロックステーションにおけるドライバのレベル、さらには当該ドライバの配置の物理的なX座標およびY座標を有する。本例では、xL2で始まるすべてのインスタンス名が、クロックステーションの最終(リーフ)ステージを示す。xL2ドライバはxL3ドライバにより駆動され、xL3ドライバはxL4ドライバにより駆動される。X座標およびY座標は、インスタンス名の内部にあり、ドライバのレベル番号の後に記載される。例えば、インスタンス、
xp_ckinvx64 xL3_5094p600_8p100 (.A(clk_L4),Z(clk_L3));
は、駆動能力が64×のドライバであって、ドライバレベルが3で、X座標が5094.6でY座標が8.1の位置に配置され、入力ネットclk_L4および出力ネットclk_L3を有するものを示す。インスタンス名(レベルと物理的な座標情報を有する)は、レイアウトおよびチューニングフローにおいて、以下に述べる役割を果たす。
xL3_5094p600_8p100/xinv1
xL3_5094p600_8p100/xinv2
xL3_5094p600_8p100/xinv3
xL3_5094p600_8p100/xinv4
xL3_5094p600_8p100/xinv5
これら5つのセルを一緒に配置するために、配置情報はインスタンス名に埋め込まれ、最初に、セルxL3_5094p600_8p100/xinv5を(X,Y)座標5094.6,8.1の中心に、あるいは若干ずらして(オフセットして)配置する。次に、セルxL3_5094p600_8p100/xinv4を、セルxL3_5094p600_8p100/xinv5よりも1標準セル列(あるいは、標準セル列の整数倍)だけ上方に配置する。その後、xL3_5094p600_8p100/xinv3、xL3_5094p600_8p100/xinv2、およびxL3_5094p600_8p100/xinv1をそれぞれ上方に配置する。あるいは、上記セルは、同じ列に隣同士に並べて配置されてもよい。また、いくつかのセルがある列に、他のセルが別の列にというように配置されてもよい。セル同士がオーバラップせず、各マクロセルにおいて基本セルの相対的位置関係が同じである限り、セルの配置はどのようなものであってもよい。これは、マクロセルの配線を確定的なものとするために必要である。このようにマクロセル内において各基本セルを相対的に配置すると、当該基本セルの入力ピンの位置および出力ピンの位置が確実にわかるようになる。
uniquify_fp_mw_cel
link
link_physical_library
本発明の一実施形態では、それぞれ基本セルの小さいセットからなる複数のマクロセルにより構築されたクロックネットワークを、当該マクロセルをそれらの基本セルに分割しながらチューニングする。一実施形態では、このチューニングは以下の前提に基づく:
A1.各マクロセルのソフトマクロが、レジスタトランジスタロジック(RTL)ステージにて生成される。
A2.上記複数のマクロセルが配置配線され、固定されたマクロセルの配置配線により物理的DBが入手可能となる。
A3.クロックネットワークにおいてインスタンス化された上記マクロセルのインスタンス名は、レベル情報(クロックツリーでのレベル)および固有の識別子(例えば、物理的位置は固有の識別子として使用可能である)を埋め込んでいる。
XxL3_5905p600_8p100/xinv1 clk_L4:F44 clk_L3:F52 VDD VSS std_cell_ckinvx16
XxL3_5905p600_8p100/xinv2 clk_L4:F80 clk_L3:F87 VDD VSS std_cell_ckinvx12
XxL3_5905p600_8p100/xinv3 clk_L4:F09 clk_L3:F14 VDD VSS std_cell_ckinvx8
XxL3_5905p600_8p100/xinv4 clk_L4:F30 clk_L3:F37 VDD VSS std_cell_ckinvx12
XxL3_5905p600_8p100/xinv5 clk_L4:F59 clk_L3:F67 VDD VSS std_cell_ckinvx16
XxL3_5905p600_8p100 clk_L4_in1 clk_L3_out1 VDD VSS xp_ckinv64
New_size=Current_size*(1+(Current_slew−Target_slew)/(Target_slew))
式(2)
New_size=Current_size*(1+(Current_slew−Target_slew)/(Current_slew))
式(3)
すべてのマクロセルについて、New_size=Current_sizeである。
スリュー(または他の任意の測定値)が、目標値からのユーザ定義範囲内である。
繰り返し回数がユーザ定義限度に達している。
図16は、本発明の一実施形態による、電子設計ツール1600のブロック図である。図7、8、11、12および15を参照して、電子設計ツール1600は、プロセッサ1630およびメモリ1610を備える。メモリ1610は、ステップ700、800、1100、1200および1500を実行するためのコンピュータ実行可能指令1615と、データ750、755、760、765および770を含む領域1620とを含むコンピュータ読取可能媒体を格納する。
Claims (27)
- 複数の容量性負荷およびクロックネットワークを含むチューニング用の集積回路をチューニングする方法であって、
前記クロックネットワークは、スパインと、前記スパインに結合された1つ以上の支持リブと、前記支持リブに結合された複数の基本セルと、前記支持リブの異なるものの上にある基本セルの対を互いに結合する1つ以上のクロスリンクとを含み、
前記方法は、
複数のマクロセルの集合を決定することであって、前記マクロセルの各々は1つ以上の前記基本セルによって形成され、前記集積回路の設計にインスタンス化され、前記マクロセルの各々は、前記1つ以上の基本セルによって決定される駆動能力を有し、前記基本セルの各々は、入力ピン及び出力ピンを有し、前記マクロセルの各々は前記集積回路上の前記容量性負荷のうち1つを駆動するためのものである、決定することと、
非一時的コンピュータ読取可能媒体内の前記マクロセルの各々を前記基本セルのグループとして表現することであって、前記マクロセルを形成する前記基本セルは、前記基本セルが単一のマクロセルであるかのように、前記グループが論理的に動作するように、構成される、表現することと、
前記マクロセルの前記基本セルの複数の入力ピンのうちの1つの入力ピンの位置を印付けることによって、前記マクロセルの各々の入力および出力を選択し、前記マクロセルの前記基本セルの複数の出力ピンのうちの1つの出力ピンの位置を印付け、前記印付けた位置に端子を生成することと、
前記マクロセルが前記マクロセルの前記入力および前記出力を示す一対の前記端子に関連付けられるように、前記端子がテーブルに配置されている前記マクロセルに前記端子を関連付けることと、
前記クロックネットワークのパラメータを均衡させるために、前記マクロセルによって駆動される前記容量性負荷のサイズに基づいて1つ以上の前記マクロセルの前記駆動能力をチューニングすることとを備え、
前記パラメータは、前記マクロセルの一方または両方の端子から測定される、チューニング用集積回路準備方法。 - 請求項1に記載の方法において、さらに、
配置配線(PnR)ツールを用いて、前記集積回路の物理的DBを開くことを含む、チューニング用集積回路準備方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記クロックネットワークが、クロックメッシュ、クロックツリーメッシュおよびハイブリッドツリーメッシュのうちの1つを備える、チューニング用集積回路準備方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記集積回路のチューニングが、前記1つ以上のクロスリンクを追加することおよび削除することの任意の組合せを含む、チューニング用集積回路準備方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記マクロセルのそれぞれが、1つ以上の対応する基本セルのみを含む、チューニング用集積回路準備方法。
- 請求項5に記載の方法において、前記集積回路のチューニングは、回路シミュレーション中に、前記端子の端子名を用いて、前記基本セルを再度組み合わせて対応するマクロセルにすることを含む、チューニング用集積回路準備方法。
- 請求項6に記載の方法において、さらに、
前記端子名をファイルに格納することを備えた、チューニング用集積回路準備方法。 - 請求項6に記載の方法において、さらに、
前記入力ピンおよび前記出力ピンの方向を対応する端子名に埋め込むことを備えた、チューニング用集積回路準備方法。 - 請求項8に記載の方法において、さらに、
端子の物理的位置情報を、対応する端子名に埋め込むことを備えた、チューニング用集積回路準備方法。 - 請求項1に記載の方法において、さらに、
前記集積回路のネットリストに刺激を導入し、前記マクロセルの各々の前記入力および前記出力における回路パラメータの値を算出することを備えた、チューニング用集積回路準備方法。 - 請求項10に記載の方法において、前記1つ以上のパラメータは、遅延、スリュー、電流、電荷、またはこれらの任意の組合せを含む、チューニング用集積回路準備方法。
- 請求項11に記載の方法において、チューニングが、終了条件が満たされるまで前記1つ以上のマクロセルをサイズ変更することを含む、チューニング用集積回路準備方法。
- 請求項12に記載の方法において、前記終了条件は、前記マクロセルのサイズが目標サイズと等しくなること、測定されたスリューが所定の範囲内であること、サイズ変更の回数が所定の限度に達したこと、またはこれらの任意の組合せを含む、チューニング用集積回路準備方法。
- 請求項13に記載の方法において、前記サイズ変更は、以下の式に基づく、チューニング用集積回路準備方法。
New_size=Current_size*(1+(Current_slew−Target_slew)/(Target_slew))
ここで、New_sizeは、あるマクロセルの新たな駆動能力であり、Current_sizeは、当該マクロセルの現在の駆動能力であり、Current_slewは、現在のスリューであり、Target_slewは、所定の目標スリューである。 - 請求項13に記載の方法において、前記サイズ変更は、以下の式に基づく、チューニング用集積回路準備方法。
New_size=Current_size*(1+(Current_slew−Target_slew)/(Current_slew))
ここで、New_sizeは、あるマクロセルの新たな駆動能力であり、Current_sizeは、当該マクロセルの現在の駆動能力であり、Current_slewは、現在のスリューであり、Target_slewは、所定の目標スリューである。 - 複数の容量性負荷およびクロックネットワークを含む集積回路の設計をチューニングするシステムであって、
前記クロックネットワークは、スパインと、前記スパインに結合された1つ以上の支持リブと、前記支持リブに結合された複数の基本セルと、前記支持リブの異なるものの上にある基本セルの対を互いに結合する1つ以上のクロスリンクとを含み、
前記システムは、
プロセッサと、
合成モジュールであって、
複数のマクロセルの集合を決定することであって、前記マクロセルの各々は1つ以上の前記基本セルによって形成され、前記集積回路にインスタンス化され、前記マクロセルの各々は、前記1つ以上の基本セルによって決定される駆動能力を有し、前記基本セルの各々は、入力ピン及び出力ピンを有し、前記マクロセルの各々は前記集積回路上の前記容量性負荷のうち1つを駆動するためのものである、決定することと、
物理的データベース内の前記マクロセルの各々を前記基本セルのグループとして表現することであって、前記マクロセルを形成する前記基本セルは、前記基本セルが単一のマクロセルであるかのように、前記グループが論理的に動作するように、構成される、表現することと
を行う合成モジュールと、
配置配線モジュールであって、
前記マクロセルの前記基本セルの複数の入力ピンのうちの1つの入力ピンの位置を印付けることによって、前記マクロセルの各々の入力および出力を選択することと、
前記マクロセルの前記基本セルの複数の出力ピンのうちの1つの出力ピンの位置を印付け、前記印付けた位置に端子を生成することと、
前記マクロセルが前記マクロセルの前記入力および前記出力を示す一対の前記端子に関連付けられるように、前記端子がテーブルに配置されている前記マクロセルに前記端子を関連付けることと
を行う配置配線モジュールと、
前記クロックネットワークのパラメータを均衡させるために、前記マクロセルによって駆動される前記容量性負荷のサイズに基づいて1つ以上の前記マクロセルの前記駆動能力をチューニングすることによって、前記集積回路をチューニングする検証モジュールとを備え、
前記パラメータは、前記マクロセルの一方または両方の端子から測定される、集積回路設計チューニングシステム。 - 請求項16に記載のシステムにおいて、さらに、
前記合成モジュールに接続されたマクロセルライブラリを備え、
当該マクロセルライブラリは基本セルのみを含む、集積回路設計チューニングシステム。 - 請求項16に記載のシステムにおいて、前記クロックネットワークは、クロックメッシュ、クロックツリーメッシュおよびハイブリッドツリーメッシュのうちの1つを備える、集積回路設計チューニングシステム。
- 請求項16に記載のシステムにおいて、前記検証モジュールは、さらに、回路シミュレーション中に、前記端子の端子名を用いて、前記基本セルを再度組み合わせて対応するマクロセルにする、集積回路設計チューニングシステム。
- 請求項16に記載のシステムにおいて、さらに、
前記集積回路のネットリストに対して刺激を導入し、前記マクロセルの各々の前記入力および前記出力における回路パラメータの値を算出する、シミュレーションモジュールを備えた、集積回路設計チューニングシステム。 - 請求項20に記載のシステムにおいて、前記1つ以上のパラメータは、遅延、スリュー、電流、電荷、またはこれらの任意の組合せを含む、集積回路設計チューニングシステム。
- 請求項21に記載のシステムにおいて、前記合成モジュールは、終了条件が満たされるまで前記マクロセルをサイズ変更することによって、前記集積回路をチューニングするように構成される、集積回路設計チューニングシステム。
- 請求項22に記載のシステムにおいて、前記終了条件は、前記マクロセルのサイズが目標サイズと等しくなること、測定されたスリューが所定の範囲内であること、前記マクロセルのサイズ変更の回数が所定の限度に達したこと、またはこれらの組合せを含む、集積回路設計チューニングシステム。
- 請求項22に記載のシステムにおいて、前記マクロセルの前記サイズ変更は、回路シミュレーションパラメータに基づく、集積回路設計チューニングシステム。
- 請求項24に記載のシステムにおいて、前記回路シミュレーションパラメータは、遅延、スリュー、電流、電荷、またはこれらの任意の組合せを含む、集積回路設計チューニングシステム。
- 請求項22に記載のシステムにおいて、前記サイズ変更は、以下の式に基づく、集積回路設計チューニングシステム。
New_size=Current_size*(1+(Current_slew−Target_slew)/(Target_slew))
ここで、New_sizeは、あるマクロセルの新たな駆動能力であり、Current_sizeは、当該マクロセルの現在の駆動能力であり、Current_slewは、現在のスリューであり、Target_slewは、所定の目標スリューである。 - 請求項22に記載のシステムにおいて、前記サイズ変更は、以下の式に基づく、集積回路設計チューニングシステム。
New_size=Current_size*(1+(Current_slew−Target_slew)/(Current_slew))
ここで、New_sizeは、あるマクロセルの新たな駆動能力であり、Current_sizeは、当該マクロセルの現在の駆動能力であり、Current_slewは、現在のスリューであり、Target_slewは、所定の目標スリューである。
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