时序签核方法学及实战经验

在新工艺下对新产品进行静态时序分析时,我们首先需要考虑的是signoff的scenarios(或者views)组合,每一个scenario由以下三部分组成:
(1)operating mode,即工作模式
(2)pvt corner
(3)parasitics corner
其中的operating mode,可以分为function mode和test mode。对于大型的soc芯片工作模式多种多样,特别是牵涉到不同子系统工作电压可变,甚至同一子系统不同功能模块的工作电压可变,排列组合出来的function modes数量可以达上百个,这部分与设计是强相关的。而test modes与dft是强相关的,比较常见的有scan capture mode,scan shift mode,bist mode,以及jtag mode等等。
pvt corners
顾名思义,pvt分别标明了工艺角快慢,电压高低,温度高低,一般是对有源器件而言,比如标准单元和ip等。同一档电压下,一般地可以分为以下几种pvt corner:
(1)typical,例如:typical_0p8v_25c,其特点有:
typical processnominal power voltagenominal temperature (25c或者85c)该corner一般用于评估功耗,有些公司习惯可以选择25c,有些习惯选择85c,标准一致就行。按照统计数据,85c的leakage大约是25c的8倍左右,即温度每升高20度,leakage翻一倍。
(2)wcs,也称wc,例如:ssgnp_0p72v_125c,其特点有:
slow processlow power voltage (90% * nominal power voltage)high temperature因为先进工艺下温度对管子特性的影响不是线性的,所以按照温度的高低,又有wcl(表示low temperate,例如ssgnp_0p72v_m40c)和wcz(表示zero temperature,例如ssgnp_0p72v_0c)两个。
(3)bcf,也称bc,例如:ffgnp_0p88v_m40c,其特点有:
fast processhigh power voltage (110% * normal power voltage)low temperature(4)ml,即max leakage,例如:ffgnp_0p88v_125c,期特点有:
fast processhigh power voltagehigh temperatureparasitic corners
除了有源器件部分,无源的互联绕线也会有不同的工艺角,这里主要从寄生电容c和寄生电阻r来分类,寄生电感l的建模在特殊工艺或者更先进的3nm/2nm工艺可能会更多地考虑。
(1)ctypical
特点:电容和电阻不偏大也不偏小,居中状态
(2)cworst (或max c)
特点:由于绕线在制造过程中发生宽度偏大/间距变小,导致电容偏大,相应地电阻偏小的状态,对于较短的绕线,总体的rc乘积是偏大的,造成绕线延迟偏大
(3)cbest (或min c)
特点,与cworst相反,电容偏小,电阻偏大,rc偏小的状态,较短的绕线延迟偏小
(4)rcworst (或max rc)
特点:对于较长的绕线,rc值有可能是由电阻r主导,假如在制造过程中宽度偏小,造成电阻偏大,电容偏小,然而总体的rc乘积是偏大的,较长的绕线延迟偏大
(5)rcbest (或min rc)
特点:与rcworst相反,电阻小,电容偏大,rc偏小的状态,较长的绕线延迟偏小
在先进工艺下,引入了double pattern(dpt)之后,对于寄生参数提取又加入了新的需要考量的因素,即同一层金属两个mask之间的间距偏差。因此有了下图的几个新的parasitic corners:
(1)ctypical_ccworst
(2)ctypical_ccbest
(3)cworst_ccworst
(4)rcworst_ccworst
(5)cbest_ccbest
(6)rcbest_ccbest
特点 :在引入dpt之前的corner的基础上加入ccworst或者ccbest,ccworst表示dpt的两个mask间距更小,往总体电容变大的方向偏,而ccbest表示dpt的两个mask间距更大的,往总体电容变小的方向偏。另外,寄生参数的提取也和温度有关,往往和pvt corner的温度对应。不过,实际制造过程中也会发生不同层的金属处在不同corner的情况,在这部分没有办法cover,只能通过net derate,或者clock uncertainty去cover了。
在实际项目中,需要注意的是:
(1)布局布线过程中选用的corner要充分覆盖到signoff corner,因为有些design中的长线较多,有些design中短线较多 ,在选择cworst/cbest还是rcworst/rcbest时要综合考虑,如果runtime能够承受,可以同时都加上。
(2)由于工艺的需要,芯片的绕线空白区域往往不可避免地需要加一些metal fill,而这些metal fill往往对寄生参数提取的结果会造成影响,特别是对于绕线密度比较低的区域。因此建议在尽早带上metal fill去跑寄生参数提取。
(3)大家可能会想到,在hard ip中既有有源器件stdcell,也有无源的绕线,在vendor提供ip的时候一般会有各个scenario的.lib,包括不同pvt和parasitic corner的组合,在使用的时候需要一一对应,避免混用。

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