[发明专利]一种基于标准单元库扩展的乘法器的ECO优化方法

摘要

本发明涉及一种基于标准单元库扩展的乘法器的ECO优化方法。现有优化方法受限于库中标准单元有限的驱动能力，无法实现最短路径延时。本发明方法首先生成扩展单元的版图，然后对扩展单元进行特征化，得到扩展单元库，扩展单元特征化包括延时信息特征化、输入端口电容特征化、功耗特征化、面积特征化、功能函数特征化；对乘法器进行时序分析，得到乘法器的关键路径；使用扩展单元库，实现乘法器关键路径每一级门功效相等，得到最短路径延时。本发明方法在不明显增加设计周期的前提下，分析乘法器关键路径，并实现最短路径延时，提高了乘法器的性能。本发明方法便于实现设计自动化，对于其他数字系统的后端ECO优化同样适用。

主权项

1. 一种基于标准单元库扩展的乘法器的ECO优化方法，其特征在于该方法的具体步骤是：步骤(1).生成扩展单元的版图，具体方法是：首先，将标准单元库中同种类型的任意驱动能力的两个标准单元进行拼接，具体是将两个标准单元在水平方向上紧挨着并排摆放，保证扩展单元的高度与标准单元的高度一致，并保证电源/地轨线互联，得到扩展单元的电源/地轨线，完成布图；然后，使用金属将两个标准单元相同的端口连接，作为扩展单元的端口；对扩展单元进行物理验证：首先为了保证扩展单元的功能正确，对扩展单元进行LVS检查；然后为了保证扩展单元的版图不违反设计规则，对扩展单元进行DRC检查；对于通过两项检查的扩展单元输出其最终版图；步骤(2).对扩展单元进行特征化，得到扩展单元库，扩展单元特征化包括延时信息特征化、输入端口电容特征化、功耗特征化、面积特征化、功能函数特征化；延时信息特征化和输入端口电容特征化中的寄生参数的提取方法是：扩展单元使用了额外的金属，引入了寄生电阻与寄生电容，使用Caliber工具对扩展单元提取寄生参数，得到包含寄生参数的spice网表；使用HSPICE工具对提取的spice网表进行仿真得到延时信息特征化和输入端口电容特征化；具体是：使用HSPICE工具对提取的spice网表进行第一次仿真，得到扩展单元的延时特征信息；使用非线性延时模型描述扩展单元的延时特征信息：延时是输入转换时间与负载电容的函数，对扩展单元的输入端添加7个不同的输入转换时间，对扩展单元的输出端添加7个不同的负载电容，使用HSPICE工具分别测量输入到输出的延时信息和输出转换时间，得到7 x 7的延时信息表格，实现延时信息特征化；使用HSPICE工具对提取的spice网表进行第二次仿真，得到扩展单元的输入端口电容特征信息；具体设置两个电路：一个将扩展单元作为缓冲器的负载，另一个将电容作为同种驱动能力的缓冲器的负载，对两个电路施加相同输入转换时间的激励，不断调整电容值，使两个电路的延时相等，此种情况下的电容值即扩展单元的输入端口电容，实现输入端口电容特征化；扩展单元的功耗由标准单元的功耗之和得到，从而实现扩展单元的功耗特征化；扩展单元的面积由标准单元的面积之和得到，从而实现扩展单元的面积特征化；扩展单元的功能函数为扩展单元的功能函数，从而实现扩展单元的功能函数特征化；将所有扩展单元特征信息组织成库格式，从而得到扩展单元库；步骤(3).使用PrimeTime工具对乘法器进行时序分析，得到乘法器的关键路径；步骤(4).使用扩展单元库，实现乘法器关键路径每一级门功效相等，得到最短路径延时，具体是：①计算每一级门的逻辑功效f_i，并得到路径逻辑功效F；具体是：每一级门的逻辑功效等于在相等输入电容的情况下，反相器输出电流I_inv相对于该门输出电流I_i的倍数：f_i =则路径逻辑功效F为：F =N为关键路径上门的个数；②计算每一级门的分支功效b_i，并得到路径分支功效B，具体是：每一级的分支功效等于门的总电容为C_i，它在关键路径上的电容为C_{i_path}：b_i =则路径分支功效B为：B =③计算路径扇出G，设定关键路径的路径输入电容C_in和路径负载C_load，则路径扇出G为：G =④计算满足最小路径延时的最优门功效h_opt；h_opt =⑤对于原关键路径中的每一级单元X，标准单元库和扩展单元库中具有多种相同功能类型但驱动能力不同的单元，记为XL₁，XL₂，XL₃，……，XL_k，……，XL_n，执行如下操作：用XL₁，XL₂，XL₃，……，XL_k，……，XL_n分别替换单元X，分别计算替换后的门功效，选择其中最接近最优门功效的XL_k替换X，如X的门功效更接近最优门功效，则不替换。