Начальное размещение логических ячеек интегральных схем с учетом важности цепей

1. Начальное размещение логических ячеек интегральных схем с учетом важности цепей А.Г. Арутюнян, Государственный инженерный университет Армении

2. Содержание • Введение • Состояниевопроса • Описаниеметода • Практическаяреализация • Результаты • Заключение

3. Введение С уменьшением литографических размеров ИС межсоединения становятся доминирующим фактором, определяющим быстродействие цифровых ИС. 100 Относительнаязадержка Глобальныемежсоединения 10 Глобальныемежсоединения с повторителями 1,0 0,1 Локальныемежсоединения (М1) Вентили 45 32 250 180 130 90 65 Технология (нм) Для технологии 32 нм задержка в межсоединении длиной в 1 мм соответствует суммарной задержке примерно200 логических вентилей. ITRS, 2012, http://public.itrs.net/.

4. Введение Задержка схемы определяется задержкой самой длинной пути от первичныхвходовдопервичныхвыходов. Критический путь C4 Критическая цепь C2 C7 T=Тэл + Т ц Т ц ≈RC~LхL Важность Тц увеличивается с уменьшением технологических размеров. С целью повышения быстродействия ИС в САПР внедряются средства управляемого временем размещения (Timing Driven Placement).

5. Состояние вопроса Методы управляемого временем размещения: основанный на пути- применениe итерационных алгоритмов улучшения размещения с пошаговым уменьшением длин межсоединений критических путей до достижения приемлемых значений задержек. основанный на цепи- определения допустимых границ задержек в отдельных цепях и их использования для управлении длинами межсоединений при решении задачи размещения.

6. Описаниеметода Реальное и требуемое позднее время формирования сигнала для некоторой i-й цепи Резерв времени

7. Описание метода Критерий минимума суммарной длины межсоединений все связи имеют одинаковою важность Коэффициент важностиk-й цепи обратно пропорциональнорезерву времени Суммарным коэффициентом важности всех цепейсвязывающихэлементыi и j. Критерий размещения Элементысвязанные цепямис меньшими значениями резервов будут размещатся ближе, и наоборот.

8. NOR3 NOT1 NAND1 G11 G1 G7 G16 NOR3 AND1 NAND1 G2 NOR1 NOT2 G12 NAND1 NOR1 G8 G3 OR1 NAND2 G13 NAND2 OR1 AND1 G9 G17 G4 OR2 NOR2 G14 NAND2 OR2 NOR2 G5 G10 NOR4 G15 NOR4 G6 Практическаяреализация Verilog описание и временной граф тестовой схемы а28 module a28(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7, G8,G9,G10,G11,G12,G13,G14, G15, G16, G17); input G1,G2,G3,G4,G5, G6; output G16,G17; wire G7,G8,G9,G10,G11,G12,G13,G14, G15; notNOT1_1(G1,G7); nor NOR2_1(G2,G3,G8); and AND2_1(G4,G7,G9); nor NOR2_2(G3,G5,G10); nor NOR2_3(G7,G8,G11); not NOT1_2(G8,G12); or OR2_1(G3,G9,G13); or OR2_2(G9,G10,G14); nor NOR2_4(G6,G10,G15); nand NAND3_1(G11G12,G15,16); nand NAND3_2(G12,G13,G14,17); endmodule Библиотека SAED90, разработанная в учебном департаменте ЗАО “Синопсис Армения”.

9. NOR3 NOT1 NAND1 G11 G1 G7 G16 NOR3 AND1 NAND1 G2 NOR1 NOT2 G12 NAND1 NOR1 G8 G3 OR1 NAND2 G13 NAND2 OR1 AND1 G9 G17 G4 OR2 NOR2 G14 NAND2 OR2 NOR2 G5 G10 NOR4 G15 NOR4 G6 Практическаяреализация

10. Практическаяреализация Последовательныйалгоритмразмещения На очередную позицию размещается ячейка, имеющая минимальное значение функции претендентности , определяемая как разница между связанностями данной ячейки с еще не размещенными и уже размещенными ячейками. Width Legth

11. Результаты Длина цепи, мкм 35 Средняя длина цепей тестовой схемы а28 при линейном размещении ячеек [мкм] 30 25 20 15 По критерю связанности 10 По предложенномукритерю 5 0 G3 G7 G13 G9 G14 G8 G11 G10 G14 G15 G12 115 69 0 90 применение предложенногокритерия приводит к сокращению длин критических цепей порядкана 40%, а их разница от цепей с максимальным резервом составляет порядка80%. Резерв времени [псек]

12. Результаты Результаты расчетов длин цепей при прямоугольном(1:2) размещении ячеек тестовых схемIscas 85 Уменьшение длины критических цепей по сравнению с цепями с максимальным резервомсоставляетпорядка 55…90%.

13. Заключение Метод начального размещения стандартных ячеек цифровых ИС основан на предварительной оценке временных характеристик цепей цифровых ИС и резервов времени задержки сигнала в цепях. Предложенныйметодобеспечиваетотносительная взвешенностьдлин цепей в зависимостиотихрезервов. Метод может быть внедрен в существующие средства САПР в виде подсистемы начального размещения стандартных ячеек, а полученные результаты могут служить стартовым размещением для дальнейшей оптимизации.