[发明专利]一种基于功耗库的大规模数字集成电路功耗动态评估装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大规模数字集成电路的功耗评估技术。

背景技术

随着半导体工艺的进步，半导体器件的尺寸不断缩小，相同面积的芯片上能够集成越来越多的晶体管，因而数字集成电路的规模也越做越大，其工作频率也越来越高，这使得功耗成为制约数字集成电路设计的关键问题之一。而要设计低功耗的数字集成电路，首先需要对数字集成电路的功耗进行评估。

目前对数字集成电路的功耗进行评估的技术分为静态评估和动态评估两种。静态评估是根据电路的逻辑功能和输入信号的概率统计特性对电路中各节点的状态转换概率进行估计，从而计算出电路的平均功耗。静态评估的速度很快，但是精度不高。动态评估是通过给电路的功耗模型提供输入向量激励进行模拟仿真来计算电路在此输入激励下的功耗。动态评估的计算速度依赖于被仿真电路的规模大小，以及所采用电路模型的精细程度。当前在工业界得到广泛认可并使用的高精度电路模拟器HSPICE在模拟电路时，由于使用十分精细的电路模型，因此仿真精度非常高。但是由于使用的模型非常精细，导致对于稍大规模的电路，它的仿真速度非常慢，因此难以应用于大规模数字集成电路的功耗仿真。而其他的可用于动态评估电路功耗的晶体管级模拟器如hsim，Powermill等，由于使用了更为精简的电路模型，虽可用于大规模数字集成电路的功耗仿真，但由于每个时钟周期依然需要更短时间步长的多次仿真计算迭代，因此计算速度依然相当的慢。而对于Vstorm等可以使用静态评估技术评估电路功耗的EDA工具虽然评估速度快，但其评估功耗的精度不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在大规模集成电路的设计过程中，提供一种功耗动态评估装置对电路的功耗进行精准快速的评估。

为解决上述技术问题，本发明的基于功耗库的大规模数字集成电路功耗的动态评估装置是采用如下技术方案实现的：

所述装置由功耗库构建模块(01)和功耗评估模块(02)组成，所述装置首先将大规模数字集成电路看成是由许多种基本单元电路的若干个实例以及这些实例之间的互连线组成的，这样整个电路的功耗就是由所有基本单元电路实例的功耗之和再加上所有基本单元电路实例之间互连线信号翻转消耗的功耗之总和。

为得到每一个基本单元电路实例的功耗，所述装置首先需要得到每一种基本单元电路在各种输入激励下的功耗，这项功能通过所述装置的功耗库构建模块(01)来实现。所述装置的功耗库构建模块(01)又由电路分析模块(15)，功耗模型构建模块(16)，激励生成模块(19)，功耗仿真模块(17)，仿真结果分析模块(18)等5个子模块构成。所述装置的功耗库构建模块(01)中的电路分析子模块(15)通过分析电路的门级网表(03)，得到电路所使用的各种基本单元电路的列表(04)，然后所述功耗库构建模块(01)中的功耗模型构建子模块(16)在电路的设计库中检索该列表中每一种基本单元电路，获取该基本单元电路的端口和存储节点信息(05)，并分别自动构建每个基本电路单元的功耗模型(06)，该功耗模型构建子模块(16)能够自动对数字电路中所有已知的下述类型的基本单元电路，包括，各种静态组合逻辑单元，动态多米诺逻辑单元，动态预充单元，静态时序单元，动态时序单元，动态存储单元，静态存储单元，门控时钟单元，CAM单元，带敏感放大器的SRAM阵列单元等进行功耗模型构建。所述功耗库构建模块(01)中的激励生成子模块(19)则根据该基本单元电路的端口和存储节点信息(05)为该基本单元电路功耗模型(06)自动产生输入向量及存储节点初始化信息(07)，然后所述功耗库构建模块(01)中的功耗仿真模块(17)通过HSPICE对该基本单元电路功耗模型(06)在各种输入向量和存储节点初始状态情况下的功耗进行精确地仿真分析，仿真过程还需要配置基本单元电路的工作电压、工作频率和环境温度。由于每一个基本单元电路的规模很小，其端口数与存储节点数也很少，虽然自动创建的基本单元电路模型非常精细，因此也能在很短的时间内用HSPICE仿真得到此基本单元电路在各种输入和存储节点翻转情况下功耗的精确值，通过所述功耗库构建模块(01)中的仿真结果分析子模块(18)对仿真结果进行分析提取，就能够得到包含了电路中各种基本单元电路在各种输入激励及存储节点初始状态下的功耗精确值，并将其写入基本单元电路功耗库(09)，并提供给所述装置中的功耗评估模块(02)。