基于TalusVortexFX的32/28納米節點設計方案

　前言

　　目前的高端ASIC/ASSP/SoC器件開發商可考慮分為三大類：主流、早期采用者和技術領導者。在寫這篇文章的時候，主流開發商正致力于65納米技術節點設計，早期采用者開發商正專注于45/40納米節點設計，而技術領導者開發商正力求超越32/28納米及更小尺寸節點設計。隨著技術采用開發步伐的日益加快，下一代的早期采用者過渡到32/28納米節點的時間將不會很久，而他們的主流開發商同行也將緊隨其后。

　　進行32/28納米節點設計時會遇到許許多多的問題，包括：低功耗設計、串擾效應、工藝變異及操作模式和角點數量的顯著增加。本文首先會為您呈現微捷碼Talus®Vortex1.2物理實現流程的高層次視圖，接著將介紹32/28納米節點設計所包含的一些問題并描述TalusVortex1.2是如何解決的這些問題。

　　除了上述技術問題以外，32/28納米節點日益提高的設計規模和復雜性還造成了工程資源(在不擴大團隊規模的前提下取得更大成果，同時還保持甚至縮短現有時間表)、硬件資源(無須增加內存或購買全新設備，利用現有設備和服務器處理更大型設計)、滿足日益緊張的開發時間表等方面相關問題的增加。為了解決這些問題，本文還將描述通過TalusVortexFX創新性的DistributedSmartSync™(分布式智能同步)技術,TalusVortex顯著地提高了其容量和性能。TalusVortexFX提供了首款且唯一一款分布式布局布線解決方案。

　　TalusVortex1.2物理實現流程介紹

　　圖1所展示的是標準TalusVortex1.2物理流程的高層次視圖。從圖中，您不難觀察到它先假設了芯片級網表的存在，此網表可能已通過微捷碼或第三方的設計輸入和綜合工具而生成。

　　圖1.標準TalusVortex1.2流程高級視圖

　　第一步，準備好網表;這包括了各種任務，如：如確定輸入/輸出焊盤(I/Opad)及所有宏單元的位置。第二步，進行標準單元布局(這是與全局布線同時進行，因為布線可能影響到單元布局，而單元布局也會對布局造成影響)。

　　在完成初始單元布局之后，第三步是綜合時鐘樹,將其添加到設計中。多數時鐘樹綜合工具并非執行真正的多模多角(MMMC)時鐘樹實現，而是將時序環境分為best-case(最佳情況)和worst-case(最差情況)角點。但這種做法過于的悲觀，會導致性能一直處于“毫無起色”的狀態。在32/28納米節點，實現真正的MMMC時鐘樹勢在必行(另見后文32/28納米主題中“MMMC問題”部分)。因此Talus1.2的時鐘樹綜合部署了完整的MMMC分析，以平均10%的延遲性改善和10%的面積縮小實現了更為先進的魯棒性時鐘系統，如圖2所示

　　圖2.全MMMC時鐘樹綜合實現了更為先進的魯棒性時鐘系統

　　一旦時鐘樹添加成功，那么第四步是執行復雜的優化工作。而接下來的第五步則是進行詳細布線。Talus1.2流程的收斂特性確保了詳細布線結束時的時序可與流程早期所見到的時序密切吻合，甚至在考慮到串擾時也是如此(另見后文32/28納米主題中“串擾問題”部分)。

　　32/28納米低功耗問題

　　圖3.功耗是目前芯片設計最為關心的問題

　　工程師能夠部署各種各樣的技術來控制器件的動態(開關)功耗和漏電功耗。這些技術包括(但不限于)多開關閾值(multi-Vt)晶體管的使用、多電源多電壓(MSMV)、動態電壓與頻率縮放(DVFS)及電源關斷(PSO)。

　　在多開關閾值晶體管情況下，非關鍵時序路徑上的單元可由漏電量較低、功耗較少、開關速度較慢的高開關閾值(high-Vt)晶體管來組成;而關鍵時序路徑上的單元則可由漏電量較高、功耗較多、開關速度顯著加快的低開關閾值(low-Vt)晶體管來組成。

　　多電源多電壓(MSMV)所包括的芯片可分為不同區域(有時稱為“電壓島”或“電壓域)，不同區域擁有不同的供電電壓。分配到較高電壓島的功能塊將擁有較高性能和較高功耗;而分配到較低電壓島的功能塊則將擁有較低性能和較低功耗。

　　動態電壓與頻率縮放(DVFS)技術的使用是通過改變一個或多個功能塊的相關電壓或頻率來優化性能與功耗間折衷權衡。例如：1.0V的額定電壓在功能塊活動率低時可降至0.8V以降低功耗，或在需要時它也可以提至1.2V以提高性能。同樣地，額定時鐘頻率可在功能塊活動率相對低時減至一半，或它也可增強一倍以滿足短時間爆發的高性能需求。

　　顧名思義，電源關斷(PSO)系指切斷選定的目前不在使用中的功能塊的電源。盡管這項技術在省電方面效果非常好，但它需要考慮到的問題真的很多，如：為避免造成電流浪涌，要按特殊順序給相關功能塊的供電和關電。

　　TalusVortex1.2提供了一款完整的集成化低功耗解決方案，包括一種自動化低功耗綜合方法，可與跨多電壓和頻率區域的并行分析與優化功能結合使用。Talus1.2不僅不會對所使用的不同晶體管開關閾值的數量進行限制，同時還支持無限的電壓、頻率和電源切斷區域。此外，Talus1.2完全支持通用功率格式(CPF)和統一功率格式(UPF)。這兩種格式讓設計團隊能夠先從功耗角度出發把握設計意圖，然后再推動下游規劃、實現和驗證策略(見側邊欄)。