1 / 37

Mikroelektronikai tervezőrendszerek

Mikroelektronikai tervezőrendszerek. Áttekintés. Szimulátor:. Reprezentáció:. Absztrakciós szint:. Viselkedési leírás Specifikáció VHDL-ben vagy Verilog-ban. Rendszer szintű tervezés. Rendszer szimuláció. Szintézis. Logikai tervezés. Logikai szimuláció. Sémaeditor. Struktúrális leírás.

nan
Download Presentation

Mikroelektronikai tervezőrendszerek

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Mikroelektronikai tervezőrendszerek Áttekintés

  2. Szimulátor: Reprezentáció: Absztrakciós szint: Viselkedési leírás Specifikáció VHDL-ben vagy Verilog-ban Rendszer szintű tervezés Rendszer szimuláció Szintézis Logikai tervezés Logikai szimuláció Sémaeditor Struktúrális leírás Layout generálás időzítési paraméterek Tranzisztor szintű tervezés Áramkörszimuláció Layout leírás Layout editor tervezési szabályok eszközparaméterek Fizikai eszközszimuláció Technológiai szimuláció Optimalizálás A mikroelektronikai CAD elemei:

  3. A mikroelektronikai CAD elemei: • adatbázisok: az IC adott tervezési fázisnak megfelelő reprezentációi (pl. HDL, kapcs. rajz, layout) • szimulációs programok: egy adott reprezentációban a működés vzisgálatára (pl. tranzisztor szimtű szim., logiaki szim., stb.) • editorok: egy adott reprezentáció kézi létrehozására (pl. áramkör editor, layout editor) • autimatikus konverterek a reprezentációk között: • szintézis: elvi leírás  struktúrális leírás • layout szintézis: netlista  layout • visszafejtés: layout  netlista

  4. A felsorolt elemek nem utalnak semmiféle realizációs módszerre! Ez miért lehetséges? • IC technológák tervezése - alkalmazás tervezés: élesen szétválasztva. • Kapocs közöttük: terevezési szabályok, eszközparaméterek. Ennek milyen következményei vannak? • Nyílt tervezőrendszerek lehetségesek (ugyanaz a szoftver teteszőleges technológiára, realizációs módra). • A digitális IC tervezéséhez nem kellenek mély mikroelektronikai ismeretek.

  5. Példák: Grafikus áramkörbevitel

  6. Példák: Hullámforma reprezentáció

  7. Példák: Layout reprezentáció

  8. Standard cellás tervezés • cellakönyvtár • könyvtáron belül minden cellára geometrai kötöttségek: • azonos magasság (tetszőleges szélesség), • tápfesz. és föld sinek azonos helyen, • jelvezetékek csak adott griden, cellák alján vagy tetején • szabályos chip layout: • cellasorok, • huzalozási csatornák

  9. Standard cellás tervezés: cellák VDD GND

  10. Standard cellás IC: huzalozási csatorna Cellasor huzalozási csatorna Cellasor huzalozási csatorna Cellasor huzalozási csatorna

  11. Cellakönyvtár tartalma: • előre tervezett logikai részáramkörök, • teljesen letesztelt funkció • grafikus szimbólum (sémaeditorhoz) • szimulációs modell, időzítési adatok (logikai szimulációhoz), • részletes cella layout vagy körvonalrajzolat • prototípus a rendszer hardverleíró nyelvén • tipikus elemek: kapuk, tárolók, MUX, DMX, SNxxx, számlálók, stb.

  12. Nyílt tervezőrendszerek • Technológia-függetlenség • Techno file: ez tartalmaz minden technológiára jellemző információt, pl.: • geometriai tervezési szabályok, • elektromos tervezési szabályok, • visszafejtési szabályok • standard cellás és full custom opció, • ezek keveréke • Egységes tervezési adatbázis • Tetszőleges külső programmodul (pl. szimulátor) beépíthető • pl. SISSI elektro-termikus csomag

  13. Példák (profi rendszerek): • Mentor Graphics: • Falcon Design Framework • Cadence: • Cadence Opus DFW II (mostani) • Szokásos platformok: • SUN (Sun-OS, Solaris), • Linux • Windows nem nagyon

  14. Cadence Opus • standard beépített modulok, • programozói interface: SKILL nyelv, • OSS: Open Simulation System • Tetszőleges szimulátor beépíthetősége • STL: standard gerjesztésleíró nyelv • standard hullámforma formátum • egységes adatbázis: • idegen CAD tool formátuma Opus formátum

  15. Cadence Opus A rendszer standard moduljai: Composer Layout Synthetizer Layout Editor Compactor Place & Route Simulation Abstract Generator

  16. Cadence Opus: • Composer: grafikus áramkörszerkesztő • alkatrészek szimbólumokkal, hierarchikus szerkesztés • Layout-editor: full custom tervezéshez • Layout synthesizer: a Composerrel tervezett kapcs. rajzhoz layout generálása • Compactor: layout tömörítő • Abstract generator: ceall layoutokhoz méret és kapcsolódási információk előállítása • Place & Route: elhelyezés, huzalozás • Simulation: beépített szimulátorok

  17. Cadence Opus: • Standard cellás tervezésnél: • Composer, • Simulation, • Place & Route • Saját cella készítése esetén még: • Layout editor, Compactor, esetleg Layout Syntetizer • Abstract generator

  18. Cadence Opus: Mindennek a kulcsa: technológia file • geometriai tervezési szabályok (DRC-hez) • elektromos paraméterek (extractor-hoz) • eszközvisszafejtési szabályok (extractor-hoz) A DRC és az Extractor a Layout editor modul részei.

  19. View schematic Cell Library las compacted extracted abstract Symbolic devices hspice Bináris techno. file extracted pins, wires, contacts Cadence Opus A rendszer könyvtárstruktúrája:

  20. Cadence Opus A technológia file főbb szakaszai: Display LayerProperties Display Colors Layers Purposes TwoLayerProperties DRC Views Rules extract rules LVS LAS symbolic rules SKILL rutinhívásokból áll a techno file.

  21. Cadence Opus Szimulációs modul: • Verilog: logikai szimulátor • Cadence-ben szokásos. Saját HDL + VHDL interface. • HSpice: áramkörszimulátor • Pl. az ES2 konfigurációkbam • Spectre: áramkörszimulátor • Pl. az AMS konfigurációkban • SISSI: elektro-termikus szimulátor csomag • Az EET-n az ES2 konfigurációkban • Stimulus leíró nyelv, hullámforma fmt.

  22. Saját szimulátor az Opus-ban Elektro-termikus szimulátor: TRANZ-TRAN + THERMAN + Skill script-ek, layout kezelés: a design kit / Opus szolgáltatásai

  23. A design flow fogalma • Adott tervezőrendszerben, • adott stílusú tervezés (pl. standard cellás) esetén • bejárandó tervezési útvonal: • mely programok, • milyen sorrendben használandók. • Előírt program-használati sorrend • Kötelezően előállítandó file-ok (reprezentációk vagy view-k) • Ezek konzisztens volta

  24. Szimulációs eredmények rendben? Szimulációs eredmények rendben? A design flow standard cellás esetben • Áramkörbevitel: • sémaeditor • HDL • makrocellák / generált elemek (pl. RAM, ROM blokkok) Stimulus file javítása Funkcionális tesztelés logikai szimulációval (pre-layout) nem igen nem Stimulus leírás rendben? igen • Fizikai tervezés: • floorplan • részletes layout • tok - bondolás nem  • Funkcionális tesztelés logikai szimulációval (post-layout): • jelvezetékek késleltetése, • min/nom/max (szórás), • skew (jelváltozási meredekségre való érz.) igen

  25. A design flow standard cellás esetben • Ellenőrzések. Pl.: • pad ring (tappancsgyűrű) rendben? • Fan-in / fan-out viszonyok rendben? • FF-ok időzítési kötöttségei rendben? • Min/nom/max végzett szimulációk lényegében egyeznek? • Skew érzékenység rendben? • Layout DRC rendben? Nem  Visszalépés a megflelő, korábbi tervezési fázisba Minden rendben? igen Megfelelő file-ok összeszedése, elküldése • Gyártáselőkészítés: • logikai szimuláció IC teszteléshez • adminisztratív teendők (pl. azonosítók) igen nem  • Konzisztencia ellenőrzése: • Kötelező lépések megtörténtek? • Sorrend? Sikeresség? • Kötelező file-ok megvannak? • Frissességi sorrend? Minden rendben?

  26. Gyártásba küldendő file-ok • Áramkörleírás • Részletes layout terv • Tesztelés leírása (teszt vektorok és a hozzájuk tartozó helyes válaszok) • Tokozási, bondolási információ • Adminisztratív azonosítók

  27. Tervezési módszertanok • Top-down design: A bonyolultabb rendszer tervezése felől haladunk az egyszerűbb felé: folyamatosan részekre bontjuk a feladatot. Meddig? Amíg olyan funkcióba nem ütközünk, ami megvan cellakönyvtári elemként.

  28. Tervezési módszertanok • Top-down design: Viselkedési leírás Particionálás: részáramkörök definiálása viselkedési leírásukkal Részáramkörök viselkedési leírásának tesztelése szimulációval Struktúrális leírás készítése a részáramkörök felhasználásával Egyezés? Szimuláció Szimuláció Ha sikeres volt a particionálás, folytatjuk a részáramkörökkel ugyanezt...

  29. Tervezési módszertanok • Bottom-up design: Alapelemekből (cellakönyvtári elemekből) részáramköröket rakunk össze. Ezekből újabb, bonyolultabb részáramköröket rakunk össze, stb. Meddig? Amíg meg nem valósítottuk a specifikált áramkört. • Hierarchikus áramkörleírás készül (minden esetben)

  30. Hierarchikus áramkörleírás Top level design:coretappancsok Core:A_funkció+B_funkció A_funkció: AA_funkció+AB_funkció B_funkció:BA_funkció+BB_funkció AA_funkció Cellakönyvtári elem Cellakönyvtári elem Cellakönyvtári elem

  31. Input cellák Áramköri mag (core) Táp tappancsok Output cellák Hierarchikus áramkörleírás 4-ből 16-os dekóder: top level design

  32. Áramköri mag (core) Hierarchikus áramkörleírás 4-ből 16-os dekóder: top level design

  33. 2ből 4-es dekóder, buszos Hierarchikus áramkörleírás 4-ből 16-os dekóder core

  34. dec2to4 Hierarchikus áramkörleírás 2-ből 4-es dekóder, buszos

  35. Hierarchikus áramkörleírás Cellakönyvtári elemek: inv, nand Hierarchia legalja

  36. Áramkörkifejtés • A hierrachikus áramkörleírás lebontását a hierarchia kifejtésének nevezzük: • A top level design-ból kiindulva behelyettesítjük a hivatkozott részáramkörök struktúrális leírását • Rekurzíve folytatjuk, addig, amíg már csak cella hivatkozásokat nem tartalmaz a leírás. • A hierarchiától megfosztott áramkörleírást kifejtett áramkörleírásnak hívjuk. Angolul ez a flat design • Áramkörkifejtés = design flattening

  37. Hierarchikus design Top level design Részáramkörök Részáramkörök Cella szintű funkciók Hierarchia szintek Cellák Flatdesign Áramkörkifejtés Áramkörkifejtés = design flattening Áramköri hierarchia-kifejtő program

More Related