[发明专利]基于静态时序信息的开关电流模型拟合功耗变化波形方法

说明书

本发明公开了一种基于静态时序信息的开关电流模型拟合芯片逻辑门功耗变化波形的方法，主要应用于芯片电源完整性验证的动态分析。本发明包括如下步骤：首先，解析TimingWindow文件和SDF文件，得到slewRate库和IO‑Path Delay库；然后，根据开关电流模型的建模方式，对每个instance的所有翻转状态进行建模；接着，处理功耗仿真文件，处理每个instance的每个翻转时刻，匹配相应状态的开关电流模型，并将能量进行分配，得到每个instance在仿真时间内的所有功耗波形特征组，对其进行叠加检查和处理，最终得到每个instance的功耗变化情况。本发明提出的方法可以在不增加较大时间代价的基础上，得到每个instance贴近真实工作下的功耗变化情况，有利于提高动态IR Drop仿真器仿真结果的准确性。

技术领域

本发明属于EDA算法与器件模型技术领域，尤其涉及一种基于静态时序信息的开关电流模型拟合芯片逻辑门功耗变化波形的方法。

背景技术

在EM/IR签核工具的工作流程中，包含寄生参数提取、时序分析、功耗分析、电路IRDrop 仿真、数据后处理以及图形界面等几个关键软件模块。其运行流程大致是①寄生参数提取模块对芯片物理设计的寄生参数进行计算提取，得到寄生参数网表；②时序仿真模块根据芯片的门级Verilog网表、标准单元库文件、时序约束文件以及①中的寄生参数网表进行静态时序仿真，得到芯片的静态时序信息；③功耗分析模块根据①②的结果，结合标准单元库信息和芯片后端物理设计文件，对芯片进行功耗计算分析，得到全芯片的所有instance的功耗情况；④电路IR Drop仿真模块将③中的功耗信息作为①中寄生参数网表的激励源，进行仿真求解，得到芯片电源网络的IR Drop分布情况；⑤数据后处理模块对以上模块的输出数据进行优化排序筛选，生成易于用户阅读报告文件，并承担一些分析功能；⑥图形界面模块将以上模块的信息进行图形化的显示，以较好的视觉效果为用户呈现最终的仿真结果。

一款成熟的EM/IR签核工具具有静态和动态两种分析仿真模式。两种模式的区别主要体现在功耗分析模块和电路IR Drop仿真模块。静态分析时，功耗静态分析模块只需要根据用户指定的翻转率、工作频率等参数，计算芯片在稳态下的平均功耗，电路静态IRDrop仿真模块则将芯片每个instance的功耗等效为恒定电流源反标在仅有寄生电阻的网表上，形成一个超大规模的电网路矩阵，对这个矩阵求解节点电压方程，即可得到全芯片电源网络在稳态下的IR Drop 情况。而在动态仿真时，功耗动态分析模块要基于前端设计时产生的仿真波形文件，计算在仿真过程中每个instance在每次信号翻转下产生的功耗，得到全芯片每个instance的功耗随时间变化的波形。由于仿真波形文件的内容往往记录了芯片模拟真实工作情况下，一段较长时间内全芯片各信号的翻转信息，而在进行EM/IR分析时，用户关注的是芯片最坏情况下全芯片IRdrop 及EM效应的情况，因此往往用户会指定一个时间窗格的大小，EM/IR签核工具的功耗分析模块会在计算功耗的同时，找到芯片功耗最大的时间窗格，作为最坏情况的时间窗格，将这段时间窗格内的功耗波形作为输入激励，提供给电路IR Drop仿真器去求解芯片动态IR Drop的分布情况。此时的电路IR Drop仿真器将每个instance等效为电流可变的电流源，将其反标进带有电阻、电容、电感的寄生参数网表，求解瞬态下电源网络每个节点的IR Drop变化情况。