[发明专利]一种航天器用数字定制集成电路后端版图设计评估方法

摘要

一种航天器用数字定制集成电路后端版图设计评估方法，其特征在于包括如下步骤步骤1，需求分析；步骤2，方案制定；步骤3，评估实施；步骤3.1，版图设计评估；步骤3.2，物理验证评估；步骤3.3，时序分析评估；步骤3.4，形式验证评估；步骤3.5，功耗分析评估；步骤3.6，后仿真评估；步骤3.7，后端版图设计交付项评估；步骤3.8，评估结论；步骤4，信息管理和文件归档，按Q/W–Q‑60‑2013的规定对定制集成电路后端版图设计评估信息进行管理，应对定制集成电路后端版图设计评估过程的文件进行归档。

主权项

一种航天器用数字定制集成电路后端版图设计评估方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，需求分析，根据定制集成电路研制任务书，提出后端版图设计评估需求，并形成书面文件，步骤1.1，确定定制集成电路的包括逻辑功能、逻辑单元库、工艺尺寸在内的评估内容；步骤1.2，确定定制集成电路的包括芯片面积、功能、测试管脚在内的评估内容；步骤1.3，确定定制集成电路的物理版图验证评估内容；步骤1.4，确定定制集成电路的时序要求，包括工作时钟频率、内部时钟最大工作频率、时钟信号电平、时钟信号占空比、时钟设计余量、关键时序路径、是否满足流片Sign Off标准在内的评估内容；步骤1.5，确定定制集成电路的版图和电路图功能一致性评估内容；步骤1.6，确定定制集成电路的包括功耗、电压降和电迁移在内的评估内容；步骤1.7，确定定制集成电路的后仿真要求，包括电路时序和功能评估内容；步骤1.8，确定后端版图设计交付项评估内容；步骤2，方案制定，根据后端版图设计评估需求分析，制定后端版图设计评估方案步骤2.1，给出后端版图设计评估目的；步骤2.2，确定后端版图设计评估的实施时间和单位；步骤2.3，确定后端版图设计评估采用的软件环境和评估工具；步骤2.4，制定后端版图设计评估流程；步骤2.5，确定版图设计评估内容，分析面积和IO管脚要求、以及版图设计的合理性；步骤2.6，确定时序分析评估内容，分析时序设计的正确性；步骤2.7，确定形式验证评估内容，分析设计版图和电路图功能一致性；步骤2.8，确定功耗分析评估内容，分析功耗指标正确性，以及电压降和电迁移设计是否合理；步骤2.9，确定后仿真评估内容，分析电路时序和功能的正确性；步骤2.10，确定设计交付项评估内容，分析交付项目的齐整和完备性；步骤3，评估实施，依据后端版图设计评估方案开展评估实施，包括以下工作：步骤3.1，版图设计评估，评估芯片面积、IO管脚定义与研制任务书的符合性，以及版图设计的正确性和合理性，步骤3.1.1，确定版图设计评估采用的软件工具可满足设计要求，给出版图设计评估采用的包括工具名称、版本号在内的信息；步骤3.1.2，确定标准单元库和IO单元库可满足研制任务要求，给出包括标准单元库和IO单元库的名称、尺寸、金属层、多晶层在内的信息；步骤3.1.3，对芯片布局规划的合理性进行评估；步骤3.1.4，采用三种不同PVT条件的工艺角（Corner）和片上误差（OCV）对时钟树综合结果进行分析；评估各时钟域之间的建立时间和保持余量，以及时钟信号之间的延迟偏差是否满足流片厂SignOff标准和研制任务书的时序要求；步骤3.1.5，分析时钟与信号的布线层、最大线长约束、布线宽度和间距等设置情况，确保时钟线和信号线布线规则的合理性；步骤3.1.6，如在版图设计评估过程存在设计违例或与研制任务书不符合项，对该项结果进行分析和说明，给出评估结论；其中所述步骤3.1.3具体包括以下步骤：步骤3.1.3.1，评估宏模块摆放规则是否合理；步骤3.1.3.2，标准单元预留的布线空间是否充足；步骤3.1.3.3，布局的物理隔离情况，分析数字信号、模拟信号、时钟信号是否存在干扰；步骤3.1.3.4，评估物理布局利用率，分析面积资源利用是否合理；步骤3.1.3.5，芯片面积是否满足研制任务书要求；步骤3.1.3.6，电路功能和测试引脚设计是否满足研制任务书要求；步骤3.1.3.7，电源和地引脚设计是否版图电压降要求；步骤3.1.3.8，PAD尺寸和间距是否满足高可靠性封装要求；步骤3.1.3.9，评估电源布线覆盖面积，是否能够预防电迁移效应；步骤3.1.3.10，评估电源网络和单元互连选用的金属层，是否能够预防天线效应；步骤3.1.3.11，电源环宽度设计是否满足版图电压降要求；输入文件包括：定制集成电路研制任务书、经验证的RTL（Register TransferLevel）代码或FPGA门级网表、前端逻辑设计后的门级网表、后端设计标准单元库、标准单元时序模型、IO布局约束文件、时序约束文件、GDSII（Graphic Database System II）文件、DEF（Design Exchange Format）文件、后端版图设计编译过的RTL代码、后端版图设计编译过的门级网表；输出文件包括：版图设计评估结果；步骤3.2， 物理验证评估，此阶段评估物理版图设计正确性和物理验证充分性；输入文件包括：定制集成电路研制任务书、前端逻辑设计后的门级网表、后端设计标准单元库、GDSII文件、DEF文件、后端版图设计编译过的门级网表、DRC(Design Rule Check)设计规则文件、LVS（Layout Versus Schematics）设计规则文件、ERC(Electrical Rule Check)设计规则文件，步骤3.2.1，确定物理验证评估采用的软件工具可满足设计要求，给出物理验证评估采用的包括工具名称、版本号在内的信息；步骤3.2.2，评估设计规则检查(DRC)采用的规则文件和DRC检测结果；步骤3.2.3，评估版图与原理图一致性检查(LVS)采用的规则文件和LVS检测结果；步骤3.2.4，评估电学规则检查(ERC)采用的规则文件和ERC检测结果；步骤3.2.5，评估天线效应检查采用的规则文件和天线效应检查检测结果；步骤3.2.6，如在物理验证评估过程存在违例或警告项，对该项结果进行分析和说明，给出评估结论；输出文件包括：物理验证评估结果；步骤3.3时序分析评估，此阶段评估时钟频率、接口时序与研制任务书的符合性，以及是否满足流片厂SignOff标准；输入文件包括：定制集成电路研制任务书、后端版图设计编译过的门级网表、后端设计标准单元库、标准单元时序模型、时序约束文件、时序分析脚本文件、GDSII文件、DEF文件、流片厂工艺SignOff标准；输出文件包括：时序分析评估结果，步骤3.3.1，确定时序分析评估采用的软件工具可满足设计要求，给出时序分析评估采用的包括工具名称、版本号在内的信息；步骤3.3.2，给出采用的时序分析评估方法，说明设计中是否包含时序伪路径和多时钟周期，确保时序分析策略的正确性和合理性；步骤3.3.3，在时序分析软件环境下，运行时序分析脚本文件和时序约束文件，执行时序分析命令，对正常工作模式、扫描模式和复位模式进行时序分析；步骤3.3.4，在Best、Typical、Worst三种工艺条件下，对时序报告中的关键时序路径、接口时序、时钟域的建立时间和保持时间余量进行检查，对时序分析时的覆盖率进行分析；步骤3.3.5，在考虑三种不同PVT条件的工艺角（Corner）和片上误差（OCV）条件下，评估建立时间和保持时间余量、最大扇出、最大转换时间、最大噪声是否符合流片厂的工艺SignOff标准；步骤3.3.6，对版图设计的信号完整性进行检查，是否存在金属线间的噪声信号违规；步骤3.3.7，如在时序分析评估过程存在与研制任务书不符合项，对该项结果进行分析和说明，给出评估结论；步骤3.4，形式验证评估，此阶段评估后端版图设计后门级网表与前端逻辑设计后门级网表的功能一致性；输入文件包括：定制集成电路研制任务书、后端版图设计编译过的门级网表、前端逻辑设计后的门级网表、后端设计标准单元库，步骤3.4.1，确定形式验证评估采用的软件工具可满足设计要求，给出形式验证评估采用的工具名称、版本号等信息；步骤3.4.2，给出等价性检测点的数量、类型和比较结果，确保形式验证结果的正确性；步骤3.4.3，如在形式验证评估过程存在不匹配点，对该项结果进行分析和说明，给出评估结论；输出文件包括：形式验证评估结果；步骤3.5，功耗分析评估，此阶段评估后端版图设计功耗能否满足研制任务书要求，以及电迁移和电压降设计是否合理；输入文件包括：定制集成电路研制任务书、经验证的RTL代码或FPGA门级网表、前端逻辑设计后的门级网表、后端设计标准单元库、标准单元时序模型、时序约束文件、GDSII文件、DEF文件、后端版图设计编译过的RTL代码、后端版图设计编译过的门级网表、功耗分析脚本文件、功耗分析用例；输出文件包括：功耗评估结果，步骤3.5.1，耗评估采用的软件工具可满足设计要求，给出功耗评估采用的工具名称、版本号等信息；步骤3.5.2，出功耗评估采用的方法和用例描述，确保功耗分析结果的正确性和合理性；步骤3.5.3，迁移特性，判断是否存在电流密度过大、金属线宽过小导致的电迁移效应；步骤3.5.4，同工艺角条件下芯片的电压降，掌握整个电源网络的供电情况，判断供电网络是否合理，保证芯片功能不会因为供电问题产生影响；步骤3.5.5，耗分析评估过程存在与研制任务书不符合项，对功耗评估结果进行分析和说明，给出评估结论；步骤3.6，后仿真评估，此阶段评估后端版图设计完成后电路时序和功能的正确性；输入文件包括：定制集成电路研制任务书、后端版图设计编译过的门级网表、标准延时（SDF）文件、后端工艺库文件、后仿真验证平台、后仿真激励；输出文件包括：后仿真评估结果，步骤3.6.1，确定后仿真评估采用的软件工具可满足设计要求，给出后仿真评估采用的工具名称、版本号等信息；步骤3.6.2，对后仿真采用的策略进行分析，确保后仿真策略的合理性和正确性；步骤3.6.3，分析后仿真的功能验证点和仿真激励描述，评估后仿真功能覆盖性；步骤3.6.4，检查后仿真的仿真验证结果和功能覆盖率；步骤3.6.5，如在后仿真评估过程存在功能和时序错误项、或未验证的功能项，对该项结果进行分析和说明，给出评估结论；步骤3.7，后端版图设计交付项评估，此阶段评估后端版图设计交付项目的齐整和完备性；输入文件包括：设计类文件、验证类文件、报告类文件；输出文件包括：后端版图设计交付项评估结果，步骤3.7.1，对交付项目中的包括GDSII文件、DEF文件、端口定义说明、SDF文件在内的设计文件进行检查，确保设计类文件的齐整和完备性；步骤3.7.2，对交付项目中包括时序分析报告、DRC报告、LVS报告、ERC报告、形式验证报告、功耗分析报告、后仿真验证报告在内的验证文件进行检查，确保验证类文件的齐整和完备性；步骤3.7.3，对交付项目中的设计报告进行检查，确保设计报告类文件的齐整和完备性；步骤3.7.4，给出项目是否齐整和完备的结论；步骤3.8，评估结论，结论阶段主要完成以下工作：步骤3.8.1，给出后端版图设计是否满足研制任务要求、后端版图设计是否合理、以及是否具备流片条件，形成后端版图设计评估结论；步骤3.8.2，如在后端版图设计评估过程中存在问题项，填写定制集成电路后端版图设计评估问题报告单，并形成问题处理意见；步骤4，信息管理和文件归档，按Q/W–Q‑60‑2013的规定对定制集成电路后端版图设计评估信息进行管理，应对定制集成电路后端版图设计评估过程的文件进行归档。