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1.優(yōu)化約束
2.設計規(guī)則約束（DRC）
根據ASIC邏輯設計，優(yōu)化的約束是速度和面積。在物理設計中，我們需要對面積、速度和功率進行優(yōu)化設計。根據所需的技術節(jié)點和策略進行更好的功耗規(guī)劃，總是有助于獲得芯片的布局。
DRC是晶圓鑄造規(guī)則，主要是傳輸、扇出和容量。
約束可用于在邏輯和物理綜合的各個綜合階段優(yōu)化設計。
這些約束在設計的模塊、頂層和芯片級別。例如考慮如圖所示的處理器架構，可以為各種功能塊指定塊級約束，這些功能塊包括ALU、浮點引擎、高速接口等。頂層約束將在綜合過程中使用，它們用于集成所有功能塊。
處理器頂層架構
如果滿足模塊級約束，并不意味著設計將滿足頂層約束。在物理設計期間，需要滿足干凈布局的芯片級約束。
對于處理器的綜合，以下可能是較好的策略：
1. 為不同的時鐘組執(zhí)行綜合。
2. 使用自底向上的綜合并提取模塊級約束。
3. 在模塊級綜合過程中優(yōu)化設計，以滿足面積和速度的要求。
4. 指定頂層約束。
5. 執(zhí)行頂層綜合并優(yōu)化設計以滿足頂層約束。
6. 如果不滿足約束條件，則使用策略來調整RTL架構。
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重要設計概念
1.1 時鐘樹
時鐘樹綜合是在物理設計流程中進行的，而在邏輯設計流程中我們沒有時鐘分布的信息。也就是說，我們將嘗試使用具有可用統(tǒng)計數據的Synopsys DC設置來指定時鐘和時鐘延遲。
1.2復位樹
具有多個功能塊初始化復位的設計需要與主復位同步。如果復位是在時鐘的有效邊緣期間產生的，則復位樹可用于避免亞穩(wěn)態(tài)輸出。
要考慮的重要參數是：
1.?復位恢復時間
2.?復位移除時間
1.3 時鐘和復位策略
在邏輯設計過程中，以下策略可能會對復位和時鐘有所幫助。
1.?對于多個時鐘域，在數據和控制路徑中使用同步器，這已經在《IC設計中的多時鐘域處理方法總結》一文中進行了介紹。
2.?使用統(tǒng)計數據來引入時鐘延遲，并指定邏輯綜合過程中的設置和保持不確定性。
3.?在邏輯設計期間手動實例化時鐘。
4.?使用復位同步器將復位與主復位同步。
1.4 影響設計性能的是什么？
ASIC設計應滿足速度和面積的優(yōu)化約束。我們將在物理設計期間使用功率限制和DRC。以下是在綜合過程中需要解決的要點：
1. 模塊級約束:對于復雜的ASIC設計，如果我們考慮多個功能塊或IP，那么應該指定塊級約束。功能塊的塊級約束應該滿足。例如，處理器邏輯工作在250MHz的工作頻率，但整個芯片工作在500MHz。在這種情況下，與頂層約束相比，設置和保持的總體不確定性是不同的。因此，應該在塊級綜合期間使用塊級Tcl腳本。
2. 頂層約束:在完成所有功能塊的綜合后，對于自底向上的綜合，進行頂層集成。需要為特定的時鐘組指定頂層約束，主要在Tcl腳本中，應該使用以下命令：
(a)時延信息
(b)輸入時延
(c)輸出時延
(d)setup不確定性
(e)hold不確定性
如果滿足模塊級約束，但不能保證滿足頂層約束。可能原因是這樣的:
1. 如果設計分區(qū)不在順序邊界上，則會產生額外的延遲。
2. 數據到達速度快，且設計中存在缺陷。
3.數據到達緩慢，并且設計存在設置沖突。
4. 如果在綜合過程中，由于多循環(huán)和假路徑，會出現定時異常。
5. 由于同步策略不佳導致數據完整性降低。
6. 如果設計有層次結構，并且DC不能優(yōu)化粘合邏輯。在這種情況下，設計需要扁平化以提高優(yōu)化。
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約束說明
需要為Verilog文件指定的模塊和頂層綜合的重要約束是面積、速度和功率。讓我們排除功率，因為功率優(yōu)化不是使用DC進行的。作為一名設計師和綜合團隊成員，我們的目標是對設計有功能性的理解，以及對設計的整體面積和速度要求。
2.1面積約束
在邏輯綜合期間，該區(qū)域是由于使用的邏輯和宏。標準單元信息在庫中可用，并且需要特定的宏來實現設計的低級抽象。整體面積優(yōu)化可以在過程中進行：
1. RTL設計:使用資源共享、資源分配、消除死區(qū)、使用括號和摸索等概念。
2. 綜合:通過使用工具指定的命令和使用區(qū)域優(yōu)化命令，可以優(yōu)化區(qū)域。
2.2 速度約束
速度是特別重要的因素，因為它決定了設計的整體性能。設計的速度約束需要根據特定技術節(jié)點的庫中可用的統(tǒng)計數據來制定，并且要滿足這些約束。由于實際的布局布線在邏輯綜合期間不可用，因此目標是仔細查看以消除塊和頂層設計的設置沖突。綜合和STA團隊需要指定以下內容：
1.時鐘
2.時鐘延遲
3.建立并保持不確定性。
4.輸入和輸出最大和最小延遲
5.選擇多周期路徑
6.指定偽路徑
2.3功率約束
功率是另一個約束條件，在功率規(guī)劃中，我們將約束條件指定為漏電和動態(tài)功率。為了實現低功耗感知架構和設計，我們將在各個設計階段使用統(tǒng)一功率格式(UPF)。以下是一些優(yōu)化功率的策略：
1. 架構設計:具有低功耗架構設計，具有上電順序和電源關閉策略。
2. 使用低功率單元:在設計過程中使用低功率單元，但設計師需要更好地了解單元的特性，因為這些單元的使用對設計速度有重大影響。
3.RTL設計:在RTL設計中，使用時鐘門控單元來降低動態(tài)功率。
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設計中的問題
以下是ASIC綜合過程中的重要挑戰(zhàn)：
1．邏輯的修改。
2．未連接的端口和網絡滿足了模塊級速度限制，但在頂層設計上失敗了。
3．雖然RTL驗證成功，但設計的模塊級連接存在缺失。
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綜合期間的重要SDC命令
本節(jié)討論在綜合過程中使用的重要DC命令，這些命令對于指定約束很有用。
4.1??Synopsys DC命令
在ASIC綜合過程中使用的一些SDC命令記錄在本節(jié)中。
1.?Reading the design（讀取設計）
以上命令用于讀取設計。
2.?Analyze the design（分析設計）
analyze –format < format_type >
用于分析設計。它用于報告語法錯誤，并在擁有通用邏輯之前執(zhí)行設計轉換。通用邏輯是synopsys通用技術獨立庫的一部分。這些組件被命名為GTECH。這個邏輯是布爾函數的未映射表示。
3.? ??Elaborate the design（細化設計）
elaborate –format < format_type >
用于細化設計，并可用于在細化過程中為相同的分析設計指定不同的架構。
重要的是要了解Read、Analyze和Elaborate命令的區(qū)別。以下是關鍵點:
1. 在進行細化設計的同時，通過分析和細化來傳遞所需的參數。
2. 在輸入DC中預編譯的設計或網絡列表時使用讀取。
3.使用analyze和elaboration命令，可以在精化過程中為相同的分析設計指定不同的架構。
4. read命令不允許使用不同的架構。
4.2?設計檢查
在使用DC讀取設計之后，使用check_design來檢查設計問題，如短路、斷路、多個連接、實例化和無連接。
4.3clock定義
需要使用命令create_clock指定時鐘，并且在時序分析期間將其用作參考時鐘。使用create_clock命令定義時鐘的示例如下。
create_clock–name
該命令用于為設計創(chuàng)建時鐘，作為時序分析時的參考時鐘。如果設計沒有時鐘，那么它將被視為虛擬時鐘。
時鐘有不同的占空比
如果設計者希望使用具有0.5 ns上升沿和2 ns時鐘周期的可變占空比時鐘，則create_clock命令可以修改為
create_clock –name clock - period 2 –waveform {0.5,2} –name processor_clock
虛擬時鐘
如果設計沒有時鐘引腳，則使用以下命令創(chuàng)建虛擬時鐘。
下列命令生成頻率為500mhz，占空比為50%的虛擬時鐘。
create_clock –name clock -period 2
下列命令生成頻率為500mhz的虛擬時鐘，具有可變占空比，上升沿為0.5 ns，下降沿為2 ns。
create_clock –name clock -period 5 –waveform {0.5,2}
4.4?skew定義
正如前面的文章所討論的，偏差是時鐘信號到達之間的差異。如果源觸發(fā)器的時鐘相對于目標觸發(fā)器延遲，則該偏差稱為負時鐘偏差，對hold有用。如果與源觸發(fā)器相比，目標觸發(fā)器的時鐘延遲，則該偏差稱為正時鐘偏差，對setup很有用。原因是目標觸發(fā)器的時鐘延遲，數據可能由于偏差而延遲到達。
設計編譯器將無法綜合時鐘樹，所以為了克服這個問題，時鐘傾斜是用來指定延遲的!
下列命令由設計編譯器用于指定設計的時鐘傾斜
set_clock_skew –rise_delay -fall_delay
4.5??Input /output delay 定義
可以分別使用set_input_delay和set_output_delay命令指定輸入和輸出延遲。用于指定輸入和輸出延遲的命令如下所示。
set_input_delay –clock
用于定義輸入延遲。
set_output_delay –clock
用于定義輸出延遲。
4.6指定min/max delay
輸入和輸出延遲可以根據設計需要指定為最小或最大。
Maximum Input Delay
set_input_delay –clock
用于定義最大輸入延遲。
Minimum Input Delay
set_input_delay –clock
用于定義最小輸入延遲。
set_output_delay –clock
用于定義最大輸出延遲。
Minimum Output Delay
set_output_delay –clock
用于定義最小輸出延遲。
4.7設計綜合
compile命令用于執(zhí)行設計綜合。如前一節(jié)所討論的，我們需要將設計約束、庫和Verilog文件作為綜合工具的輸入。設計綜合可以使用不同的努力水平(如低、中、高)來執(zhí)行。
編譯命令指定為：
compile –map_effort
4.8保存設計
write命令用于保存設計。設計人員可以將綜合輸出保存為Verilog (.v)或數據庫(.ddc)格式。該命令可以如下所示指定:
write –format
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約束驗證
下表列出了用于驗證設計的重要命令。
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DRC、功率和優(yōu)化約束
下表列出了用于指定設計規(guī)則、功率和優(yōu)化約束的重要命令。
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本文總結
總結本文的要點:
1.設計約束包括優(yōu)化約束和設計規(guī)則約束。
2. 綜合是從較高層得到較低層設計抽象的過程。
3.綜合工具使用Verilog文件、庫和約束作為輸入。
4. 綜合工具的輸出是門級網表。
5. 模塊級和頂層設計的約束應該記錄在單獨的Tcl文件中。
6. Synopsys DC沒有針對功率進行優(yōu)化。
7. 在邏輯綜合過程中，目標是優(yōu)化設計的面積和速度。
審核編輯：劉清
工商網監(jiān)
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