ASIC设计原则之我见

1. 功能实现是基本的，但光实现功能是基本不行的；

2. 存储单元比逻辑运算单元更占面积，所以与其花很多时间在运算单元的精简上，不如在存储单元的安排上多花点功夫；

3. 凡事须从整体出发，但细节也不能忽视，在两者矛盾的地方细节应服从整体；

4. 绝对的平衡是做不到的，但只有力求平衡才能最大限度把design做到更优；

5. 设计必须留一定的裕量，但裕量不宜过大，在灵活性、可继承性和面积、Timing之间需求最佳平衡；

6. 好的架构对应着小的面积和好的Timing；

7. 设计和验证同步进行，考虑设计的同时应该考虑验证；

8. Co-Work,Schedule和Archtecture同样重要。

[转帖]Tip - 同时更改所有IO管脚的电平标准

转自：http://www.rickysu.com/bo/read.php/83.htm

要更改所有IO Pin的IO Standard，可以打开PACE，选择所有管脚（通过shift或ctrl键多选），按右键，Create Constraints，然后自己选需要的吧：）

ISE8.2 sn 序列号 serial number ID

ISE 8.2: 5876-1279-7287-2760

采用批处理文件进行文件处理

@echo off
set cnt=0
:loop
set /a cnt=%cnt%+1
copy /y .\Book.gif .\%cnt%.\
if not %c%==101 goto loop
pause 
 

1. 对变量进行运算操作：set /a 

2. 路径中包含变量的写法： .\%cnt%.\

 

***********点点滴滴积累*****************

数字集成电路设计后端流程[转贴]

转自：http://www.edacn.net/bbs/viewthread.php?tid=25227&fpage=1&highlight=

1.        数据准备。对于 CDN 的 Silicon Ensemble而言后端设计所需的数据主要有是Foundry厂提供的标准单元、宏单元和I/O Pad的库文件，它包括物理库、时序库及网表库，分别以.lef、.tlf和.v的形式给出。前端的芯片设计经过综合后生成的门级网表，具有时序约束和时钟定义的脚本文件和由此产生的.gcf约束文件以及定义电源Pad的DEF（Design Exchange Format）文件。(对synopsys 的Astro 而言， 经过综合后生成的门级网表，时序约束文件 SDC 是一样的,Pad的定义文件--tdf  ， .tf 文件 --technology file， Foundry厂提供的标准单元、宏单元和I/O Pad的库文件 就与FRAM, CELL view, LM view 形式给出(Milkway 参考库 and DB, LIB file)

2.        布局规划。主要是标准单元、I/O Pad和宏单元的布局。I/O Pad预先给出了位置，而宏单元则根据时序要求进行摆放，标准单元则是给出了一定的区域由工具自动摆放。布局规划后，芯片的大小，Core的面积，Row的形式、电源及地线的Ring和Strip都确定下来了。如果必要 在自动放置标准单元和宏单元之后， 你可以先做一次PNA(power network analysis）--IR drop and EM .

3.        Placement -自动放置标准单元。布局规划后，宏单元、I/O Pad的位置和放置标准单元的区域都已确定，这些信息SE（Silicon Ensemble）会通过DEF文件传递给PC(Physical Compiler),PC根据由综合给出的.DB文件获得网表和时序约束信息进行自动放置标准单元，同时进行时序检查和单元放置优化。如果你用的是PC +Astro
那你可用write_milkway, read_milkway  传递数据。

4.        时钟树生成(CTS Clock tree synthesis) 。芯片中的时钟网络要驱动电路中所有的时序单元，所以时钟源端门单元带载很多，其负载延时很大并且不平衡，需要插入缓冲器减小负载和平衡延时。时钟网络及其上的缓冲器构成了时钟树。一般要反复几次才可以做出一个比较理想的时钟树。---Clock skew.
            
5.        STA 静态时序分析和后仿真。时钟树插入后，每个单元的位置都确定下来了，工具可以提出Global Route形式的连线寄生参数，此时对延时参数的提取就比较准确了。 SE把.V和.SDF文件传递给PrimeTime做静态时序分析。确认没有时序违规后，将这来两个文件传递给前端人员做后仿真。对Astro 而言，在detail routing 之后， 用starRC XT 参数提取，生成的E.V和.SDF文件传递给PrimeTime做静态时序分析，那将会更准确。

6.        ECO(Engineering Change Order)。针对静态时序分析和后仿真中出现的问题，对电路和单元布局进行小范围的改动.

7.        Filler的插入(pad fliier, cell filler)。Filler指的是标准单元库和I/O Pad库中定义的与逻辑无关的填充物，用来填充标准单元和标准单元之间，I/O Pad和I/O Pad之间的间隙，它主要是把扩散层连接起来，满足DRC规则和设计需要。

8.        布线(Routing)。Global route-- Track assign --Detail routing--Routing optimization 布线是指在满足工艺规则和布线层数限制、线宽、线间距限制和各线网可靠绝缘的电性能约束的条件下，根据电路的连接关系将各单元和I/O Pad用互连线连接起来，这些是在时序驱动(Timing driven ) 的条件下进行的，保证关键时序路径上的连线长度能够最小。--Timing report clear

9.        Dummy Metal的增加。Foundry厂都有对金属密度的规定，使其金属密度不要低于一定的值，以防在芯片制造过程中的刻蚀阶段对连线的金属层过度刻蚀从而降低电路的性能。加入Dummy Metal是为了增加金属的密度。

10.        DRC和LVS。DRC是对芯片版图中的各层物理图形进行设计规则检查(spacing ,width)，它也包括天线效应的检查，以确保芯片正常流片。LVS主要是将版图和电路网表进行比较，来保证流片出来的版图电路和实际需要的电路一致。DRC和LVS的检查--EDA工具 Synopsy hercules/ mentor calibre/ CDN Dracula进行的.Astro also include LVS/DRC check commands.


11.        Tape out。在所有检查和验证都正确无误的情况下把最后的版图GDSⅡ文件传递给Foundry厂进行掩膜制造。

如何使用Verilog语言描述一个双向口

转自:http://www.fpgatech.net/forum/viewthread.php?tid=45&extra=page%3D2

对双向口，我们可以将其理解为2个分量：一个输入分量，一个输出分量。另外还需要一个控制信号控制输出分量何时输出。此时，我们就可以很容易地对双向端口建模。

例子：
CODE:
module dual_port (
....
inout_pin,
....
);

inout inout_pin;

wire inout_pin;

wire input_of_inout;
wire output_of_inout;
wire out_en;

assign input_of_inout = inout_pin;

assign inout_pin = out_en ? output_of_inout : 高阻;

endmodule

可见，此时input_of_inout和output_of_inout就可以当作普通信号使用了。

在仿真的时候，需要注意双向口的处理。如果是直接与另外一个模块的双向口连接，那么只要保证一个模块在输出的时候，另外一个模块没有输出（处于高阻态）就可以了。
如果是在ModelSim中作为单独的模块仿真，那么在模块输出的时候，不能使用force命令将其设为高阻态，而是使用release命令将总线释放掉。

常用IC习语缩写

DUT    Design Under Test
BIST   Build In Self Test
SOP    Standard of Process
TB      Test Bench
RTL    Register Transfer Level
LEC    Logic Equivalence Checking
ENV   Envirament
ECO   Engineer Change Order
PCI    Periphral Component Interconnect
STA   Static Timing Analysis
ASIC  Application Specific Integerated Circuit
DFT    Desing For Testability
SRV    Simulation Result Verification
TSTL  Toshiba Stardard Tester Interface
ATE    Automatic Test Equipment

Xilinx FPGA全局时钟和第二全局时钟资源的使用方法[转贴]

目前，大型设计一般推荐使用同步时序电路。同步时序电路基于时钟触发沿设计，对时钟的周期、占空比、延时和抖动提出了更高的要求。为了满足同步时序设计的要求，一般在FPGA设计中采用全局时钟资源驱动设计的主时钟，以达到最低的时钟抖动和延迟。 FPGA全局时钟资源一般使用全铜层工艺实现，并设计了专用时钟缓冲与驱动结构，从而使全局时钟到达芯片内部的所有可配置单元(CLB)、I/O单元(IOB)和选择性块RAM(Block Select RAM)的时延和抖动都为最小。为了适应复杂设计的需要，Xilinx的FPGA中集成的专用时钟资源与数字延迟锁相环(DLL)的数目不断增加，最新的Virtex II器件最多可以提供16个全局时钟输入端口和8个数字时钟管理模块(DCM)。 与全局时钟资源相关的原语常用的与全局时钟资源相关的Xilinx器件原语包括：IBUFG、IBUFGDS、BUFG、BUFGP、BUFGCE、BUFGMUX、BUFGDLL和DCM等，如图1所示。

1. IBUFG即输入全局缓冲，是与专用全局时钟输入管脚相连接的首级全局缓冲。所有从全局时钟管脚输入的信号必须经过IBUF元，否则在布局布线时会报错。IBUFG支持AGP、CTT、GTL、GTLP、HSTL、LVCMOS、LVDCI、LVDS、LVPECL、LVTTL、PCI、PCIX和SSTL等多种格式的IO标准。

2. IBUFGDS是IBUFG的差分形式，当信号从一对差分全局时钟管脚输入时，必须使用IBUFGDS作为全局时钟输入缓冲。IBUFG支持BLVDS、LDT、LVDSEXT、LVDS、LVPECL和ULVDS等多种格式的IO标准。

3. BUFG是全局缓冲，它的输入是IBUFG的输出，BUFG的输出到达FPGA内部的IOB、CLB、选择性块RAM的时钟延迟和抖动最小。

4. BUFGCE是带有时钟使能端的全局缓冲。它有一个输入I、一个使能端CE和一个输出端O。只有当BUFGCE的使能端CE有效(高电平)时，BUFGCE才有输出。

5. BUFGMUX是全局时钟选择缓冲，它有I0和I1两个输入，一个控制端S，一个输出端O。当S为低电平时输出时钟为I0，反之为I1。需要指出的是BUFGMUX的应用十分灵活，I0和I1两个输入时钟甚至可以为异步关系。

6. BUFGP相当于IBUG加上BUFG。

7. BUFGDLL是全局缓冲延迟锁相环，相当于BUFG与DLL的结合。BUFGDLL在早期设计中经常使用，用以完成全局时钟的同步和驱动等功能。随着数字时钟管理单元(DCM)的日益完善，目前BUFGDLL的应用已经逐渐被DCM所取代。 (Q08. DCM即数字时钟管理单元，主要完成时钟的同步、移相、分频、倍频和去抖动等。DCM与全局时钟有着密不可分的联系，为了达到最小的延迟和抖动，几乎所有的DCM应用都要使用全局缓冲资源。DCM可以用Xilinx ISE软件中的Architecture Wizard直接生成。

全局时钟资源的使用方法 全局时钟资源的使用方法(五种)
1：IBUFG + BUFG的使用方法： IBUFG后面连接BUFG的方法是最基本的全局时钟资源使用方法，由于IBUFG组合BUFG相当于BUFGP，所以在这种使用方法也称为BUFGP方法。

2. IBUFGDS + BUFG的使用方法： (C8t0a8Uu0当输入时钟信号为差分信号时，需要使用IBUFGDS代替IBUFG。

3. IBUFG + DCM + BUFG的使用方法： 这种使用方法最灵活，对全局时钟的控制更加有效。通过DCM模块不仅仅能对时钟进行同步、移相、分频和倍频等变换，而且可以使全局时钟的输出达到无抖动延迟。

4. Logic ＋ BUFG的使用方法： BUFG不但可以驱动IBUFG的输出，还可以驱动其它普通信号的输出。当某个信号(时钟、使能、快速路径)的扇出非常大，并且要求抖动延迟最小时，可以使用BUFG驱动该信号，使该信号利用全局时钟资源。但需要注意的是，普通IO的输入或普通片内信号进入全局时钟布线层需要一个固有的延时，一般在10ns左右，即普通IO和普通片内信号从输入到BUFG输出有一个约10ns左右的固有延时，但是BUFG的输出到片内所有单元(IOB、CLB、选择性块RAM)的延时可以忽略不计为“0”ns。

5． Logic + DCM + BUFG的使用方法：DCM同样也可以控制并变换普通时钟信号，即DCM的输入也可以是普通片内信号。使用全局时钟资源的注意事项 全局时钟资源必须满足的重要原则是：使用IBUFG或IBUFGDS的充分必要条件是信号从专用全局时钟管脚输入。换言之，当某个信号从全局时钟管脚输入，不论它是否为时钟信号，都必须使用IBUFG或IBUFGDS；如果对某个信号使用了IBUFG或IBUFGDS硬件原语，则这个信号必定是从全局时钟管脚输入的。如果违反了这条原则，那么在布局布线时会报错。这条规则的使用是由FPGA的内部结构决定的：IBUFG和IBUFGDS的输入端仅仅与芯片的专用全局时钟输入管脚有物理连接，与普通IO和其它内部CLB等没有物理连接。 另外，由于BUFGP相当于IBUFG和BUFG的组合，所以BUFGP的使用也必须遵循上述的原则。

全局时钟资源的例化方法 全局时钟资源的例化方法大致可分为两种： 一是在程序中直接例化全局时钟资源；
二是通过综合阶段约束或者实现阶段约束实现对全局时钟资源的使用；第一种方法比较简单，用户只需按照前面讲述的5种全局时钟资源的基本使用方法编写代码或者绘制原理图即可。

第二方法是通过综合阶段约束或实现阶段的约束完成对全局时钟资源的调用，这种方法根据综合工具和布局布线工具的不同而异。

Timing Paths in Design Compiler

*Start Points:

      1.Input ports

      2.Clock pins of sequential devices

*End Points:

      1.Output ports

      2.Data input pins of sequential devices