大规模集成电路CAD 第六章 自动布局、布线及SOC简介解读
自动布局、布线及SOC简介
索
➢ 晶振单元
➢ 直流电压转换器(DC-DC converter)
➢ I/O模块
➢ 无线传输模块
➢ 图像处理模块
2020/5/24
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第6章 自动布局布线及SOC简介
6.3 VLSI设计发展方向
VLSI发展趋势
先进工艺(高集成度、低功耗）
路
漫 漫
系统化设计方法（SOC，SOPC，结构化ASIC）
将
上
下
而
求 索
后仿真
电学规则检查 网表一致性检查
DRC:Design Rule Check设计规则检查 ERC:Electronic Rule Check电学设计规则 LVS:Layout vs Schematic Check网表一致性检查
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第6章 自动布局布线及SOC简介
15
⑥ 输出结果
第6章 自动布局布线及SOC简介
所有检查验证无误，布图结果转换为GDSII格式的掩膜文 件。
路 漫
然后通过掩膜版发生器或电子束制版系统，将掩膜文件
漫 其
转换生成掩膜版。
修
远
兮 吾
⑦
后仿真
将
上
下 而
后仿真是指版图完成后提取芯片内部寄生参数后的得到
求
索
最准确的门延时和互连线延时的仿真。
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第6章 自动布局布线及SOC简介
IP核
软核
是用可综合的RTL描述或者通用库元件的网表形式表示的可复用模块。 用户须负责实际的实现和版图。
路
固核
漫 漫
是指在结构和拓扑针对性能和面积通过版图规划，甚至可用某种工艺
《自动布局布线》课件
探索自动布局布线的奇妙世界，帮助你提高电路板或芯片的性能，节省时间， 减少错误。
什么是自动布局布线?
自动布局布线是一种方法，用于自动为电路板或芯片设计最佳电线布局。
为什么需要自动布局布线?
手动布线耗时且容易出错，而自动布局布线可以节省时间、减少错误，并提 高电路板或芯片的性能。
2 准确性
避免人为错误，提高电路板或芯片的性能。
4 高效
节省时间，快速完成布线任务。
自动布局布线的挑战
算法复杂度高
处理大规模网络布线的算法复杂度较高。
异常情况处理
对输入异常情况的处理较困难，需要更精细的算法设计。
CPU处理限制
处理大规模网络布线时，仅依靠CPU很难满足要求。
结论
自动布局布线能够帮助我们节省时间、减少错误，并提高电路板或芯片的性 能。
自动布局布线的流程，为后续布线准备。
2
网络构建
将电路元件在网格中建立连接，形成网络。
3
优化网络
对网络进行优化，使其满足性能要求。
4
生成布线
根据优化后的网络，生成最佳的电线布局。
自动布局布线的优势
1 自动化
提高效率，减少人工工作量。
3 可重复性
保持一致的布线质量。
尽管自动布局布线还面临一些挑战，但随着技术发展，我们可以期待它在未 来发挥更大的作用。
集成电路设计的CAD系统
高性能集成电路设计案例中，CAD系统发挥了关键作用。首先，CAD系统提供了多种电路结构供设计师选择和测试，以便找到最优设计方案。其次，通过使用CAD系统的模拟功能，设计师可以在实际制造之前预测电路的性能和行为。此外，CAD系统还提供了强大的布局和布线工具，帮助设计师高效地实现电路设计。这些工具可以根据设计规则对电路布局进行优化，并自动完成布线过程，从而大大提高了设计效率。
低功耗集成电路设计案例强调了CAD系统在降低芯片功耗和提高能效方面的应用价值。通过优化电路结构和元件参数，以及使用功耗分析和优化工具，设计师能够实现低功耗设计目标。这对于便携式电子设备的发展具有重要意义。
在低功耗集成电路设计案例中，CAD系统同样发挥了关键作用。首先，CAD系统提供了多种电路结构和元件参数供设计师选择和优化，以便降低芯片功耗和提高能效。其次，通过使用CAD系统的功耗分析功能，设计师可以精确地测量和分析电路的功耗行为。此外，CAD系统还提供了功耗优化工具，帮助设计师进一步降低功耗和提高能效。这些工具可以帮助设计师优化电路结构和元件参数，以满足低功耗设计的要求。
详细描述
总结词
详细描述
基于人工智能的cad系统利用机器学习和人工智能技术来自动化电路设计过程。
基于人工智能的cad系统是当前研究的热点领域，具有广阔的应用前景和发展潜力。
基于人工智能的cad系统适用于各种类型的集成电路设计，包括数字、模拟和混合信号电路。
基于人工智能的cad系统
04
集成电路设计的cad系统技术
布线算法
布线算法能够根据电路结构和元件之间的连接关系，自动规划出合理的布线路径。
优化目标
布局与布线技术的目标是实现电路性能、功耗和可靠性的最优化。
布局与布线技术
集成电路设计的CAD系统的讲解
u2: half_adder PORT MAP (c_in,b,sum,c);
u3: or_gate PORT MAP (c, a, c_out);
End structural_view;
Configuration parts of full_adder IS For structural_view For u1,u2 : half_adder
延迟描述：反映时序，建立精确的电路硬件模型
什么是延迟？ 传输延迟 惯性延迟：输入信号在指定延迟时间内保持不变，
元件的输出端才有响应。
进程为行为的基本单元 信号作为系统进程之间的数据通路
各进程并行执行
VHDL语言的建模机制 ——结构描述
结构描述：若干部件用信号线互连形成一个实体 部件：对某元件的调用（例元）
O1: out_ std_logic );
end component;
begin
U1: XOR port map(A,B,SUM); 元件引用，生成例元 (标号：元件名
端口映射)
U2: AND2 port map(A,B,CO);
end behavioral;
VHDL语言的建模机制 ——行为描述
电子实体中的 行为：反映信号的变化、组合和传播 行为的特点是信号的延迟和并行性
--设计实体count
GENERIC (tpd : Time:=10ns);
PORT(clock : IN Bit; q1,q0: OUT Bit); END ENTITY count；
ARCHITECTURE arch of count IS
-- count实体的结构体
BEGIN count_up : PROCESS(clock)
SoC 简介
第1 章SoC 简介近10 年来，无论是消费类产品如电视、录像机，还是通信类产品如电话、网络设备，这些产品的核心部分都开始采用芯片作为它们的“功能中枢”，这一切都是以嵌入式系统技术得到飞速发展作为基础的。
SoC (System on Chip，片上系统) 是ASIC(Application Specific Integrated Circuits) 设计方法学中的新技术，是指以嵌入式系统为核心，以IP 复用技术为基础，集软、硬件于一体，并追求产品系统最大包容的集成芯片。
狭意些理解，可以将它翻译为“系统集成芯片”，指在一个芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O 等功能，包含嵌入软件及整个系统的全部内容；广义些理解，可以将它翻译为“系统芯片集成”，指一种芯片设计技术，可以实现从确定系统功能开始，到软硬件划分，并完成设计的整个过程。
1.1 SoC1.1.1 SoC 概述SoC 最早出现在20 世纪90 年代中期，1994 年MOTOROLA 公司发布的Flex CoreTM 系统，用来制作基于68000TM 和Power PCTM 的定制微处理器。
1995 年，LSILogic 公司为SONY 公司设计的SoC，可能是基于IP ( Intellectual Property)核进行SoC 设计的最早报道。
由于SoC 可以利用已有的设计，显著地提高设计效率，因此发展非常迅速。
SoC 是市场和技术共同推动的结果。
从市场层面上看，人们对集成系统的需求也在提高。
计算机、通信、消费类电子产品及军事等领域都需要集成电路。
例如，在军舰、战车、飞机、导弹和航天器中集成电路的成本分别占到总成本SOC 设计初级培训（Altera篇）2的22％、24％、33％、45％和66％。
随着通讯行业的迅猛发展和信息家电的迅速普及，迫使集成电路产商不断发展IC 新品种，扩大IC 规模，增强IC 性能，提高IC 的上市时间(Time to maeket) ，同时还需要实现品种的通用性和标准化，以利于批量生产，降低成本。
集成电路布局与布线技术
集成电路布局与布线技术现代电子技术发展迅速，集成电路作为电子产品的核心部件，对于高性能和低功耗的要求也日益增高。
而集成电路布局与布线技术作为实现这一目标的重要环节，在电路设计和制造过程中起着至关重要的作用。
本文将介绍集成电路布局与布线技术的概念、方法和一些相关的重要应用。
一、概述集成电路布局与布线技术是指对集成电路的各个功能模块进行合理的布局和互连，以达到最佳的性能和功耗特性。
它是集成电路设计中不可或缺的一环，涵盖了电路的物理位置布置和信号线的布线路径设计。
在集成电路的物理布局中，需要考虑各个功能模块之间的相互关系和布局位置，以便最大化地减少电路的面积和功耗。
同时，还要考虑散热、电磁干扰等因素，保证电路的稳定性和可靠性。
在信号线的布线路径设计中，需要考虑信号传输的时延、功耗、抗干扰能力等因素，以提高电路的性能。
二、方法1. 布局技术在集成电路布局中，可以采用不同的布局技术来实现最佳的布局效果。
其中，常用的布局技术包括手动布局和自动布局。
手动布局是通过人工进行布局，根据设计要求和约束条件，将各个功能模块按照一定的规则合理地排列。
手动布局的优点是可以充分考虑电路的性能和功能需求，但是需要设计人员具备一定的经验和技能。
自动布局是利用计算机辅助设计软件进行布局，根据设计要求和约束条件，通过算法和优化方法来实现布局。
自动布局的优点是效率高且能够快速生成满足要求的布局，但是对于复杂的电路设计可能需要进一步的人工调整。
2. 布线技术在集成电路布线中，需要考虑信号线的路径设计和互连问题。
常用的布线技术包括通用布线、特殊布线和全局布线。
通用布线是指利用通用布线算法进行布线，通过计算机算法和优化方法，自动生成较为理想的布线路径。
通用布线的优点是快速和高效，对于一些简单的电路布线能够满足需求，但是对于复杂的电路布线可能需要进一步的优化或者其他布线方法。
特殊布线是指针对特定需求的布线方式，根据电路设计的特点，采用一些特殊的布线技巧和方法来实现。
电子线路CAD技术(第二版)课件：自动布局与自动布线
自动布局与自动布线 图9-12 网络表加载后的PCB图
自动布局与自动布线 注意：如果网络表中存在宏错误而没有修改，立即执行 【Execute】命令，将出现如图9-13所示不能加载网络宏对 话框。此时用户可单击【No】按钮返回，以便修改网络宏 错误。如果用户单击【Yes】按钮强行加载网络表，那么， 布线时将不能完整布线。
(3) 系统弹出如图9-15所示的同步器参数设置对话框。 主要参数的含义如下：
Connectivity栏：用于设置原理图与PCB图之间的连 接类型。对于单张电路原理图来说，可以选择Sheet Symbol /Port Connections、Net Labels and Port Global或Only Port Global方式中的任一种。
自动布局与自动布线 图9-6 生成的有错误的网络表宏信息
自动布局与自动布线
9.5.2 网络宏错误的修改及重新加载网络表 1. 常见的错误和警告 如果在生成网络宏时出错，列表框中Error列将显示出
现的错误信息。常见的错误是在原理图中没有设定元件的封 装，或者封装不匹配，此时应该返回到原理图编辑器中，修 改错误，并重新生成网络表，然后再切换到PCB文件中进行 操作。常见的宏错误信息如下：
按照第5章网络表的生成方法，产生网络表。为了能够 充分利用PCB设计器的自动布局和布线功能，网络表本身一 定要包括电路原理图中的所有元件，而且在属性设置时必须 为每个元件指定与封装库匹配的封装形式。网络表的文件名 为“过压监视电路.NET”。
自动布局与自动布线
9.3 规划印刷电路板
设置工作层和布局范围。该PCB板采用双面板，需要加 载的板层如图9-1所示，板层至少有顶层、底层、顶层丝印 层、多层和禁止布线层。
集成电路设计中的自动布局布线方法研究
集成电路设计中的自动布局布线方法研究在集成电路的设计过程中，自动布局布线是必不可少的一步。
它的目标是将电路中的各个组件合理地布局在芯片的表面，并通过导线将它们连接起来，以实现电路的功能。
自动布局布线方法的研究可以提高电路的性能、减小面积、降低功耗，对于集成电路的设计具有重要的意义。
自动布局布线方法的研究主要包括两个方面，即自动布局和自动布线。
自动布局是指在给定的芯片面积内，将电路中的各个组件按照一定的规则自动布置在芯片上，使得它们之间的距离适当，并且不产生电路冲突。
自动布线是指根据布局结果，自动地在芯片的表面上生成导线网络，使得电路中的各个组件之间能够正确地互连。
在自动布局的研究中，通常采用的方法是通过建立电路的等效模型，将布局问题转化为数学优化问题。
具体来说，可以使用基于禁忌搜索、模拟退火等启发式算法来求解布局问题。
另外，还可以利用迁移学习、强化学习等机器学习方法，通过训练模型来优化布局结果。
在自动布线的研究中，常常使用的方法是通过建立网络流模型，将布线问题转化为最小费用流、最大流等经典问题。
然后，可以采用广度优先搜索、深度优先搜索等算法来求解布线问题。
此外，还可以使用并行计算、多目标优化等技术，提高布线的效率和质量。
自动布局布线方法的研究不仅需要考虑电路的性能，还需满足芯片的制造工艺要求。
因此，在布局布线的过程中，需要考虑到电路的延迟、功耗、面积等指标，并且要遵守芯片制造的规则。
例如，可以利用线性规划等数学方法来求解布局布线问题中的多目标优化问题，以平衡不同指标的要求。
自动布局布线方法的研究还要考虑到不同工艺、不同电路结构之间的差异性。
因此，对于不同类型的电路，需要采用不同的布局布线方法。
例如，对于数字电路，可以采用网格化布局方法，将电路中的组件和导线都放置在网格交叉点上。
而对于模拟电路，可以采用层次化布局方法，将电路中的组件和导线分别放置在不同的层次上。
总的来说，自动布局布线方法的研究对于集成电路的设计具有重要的意义。
印制电路板的自动布局与自动布线
印制电路板的构造
基板
作为电路板的承载体， 通常由绝缘材料制成，
如FR4、CEM-1等。
铜箔
元件
附着在基板上，形成导 电路径，具有导电性能。
安装在电路板上的电子 元件，如电阻、电容、
电感等。
焊盘
连接元件引脚和导电路径 的金属片，通过焊接实现 元件与电路板的连接。
印制电路板的设计流程
原理图设计
使用EDA（Electronic Design Automation）软件 绘制电路原理图，描述电路 的功能和连接关系。
PART 05
自动布局与自动布线的挑 战与解决方案
REPORTING
WENKU DESIGN
布局的挑战与解决方案
组件密度高
随着电子设备的小型化和集成化 ，印制电路板上的组件密度越来 越高，布局难度增大。
信号完整性要求高
为了确保高速信号的完整性，需 要精确控制元件之间的距离和角 度。
布局的挑战与解决方案
对于大型和复杂电路板，规则 难以制定，且难以保证最优布
局。
基于优化算法的布局
优化目标
通过数学模型和优化算法，寻 找最优的电路元件布局方案。
常用算法
遗传算法、模拟退火算法、蚁 群算法等。
优点
能够处理大型和复杂电路板， 寻求最优解。
缺点
计算量大，时间长，需要较高 的计算资源。
混合布局算法
结合方式
结合基于规则的布局算法和基于优化算法的 布局，以获得更好的布局效果。
点连接起来。该算法简单明了，但可能无法处理复杂的布线需求。
பைடு நூலகம்
02 03
网格布线算法
该算法将电路板上的布线区域划分为一系列的网格，然后根据起点和终 点的位置以及网格的大小来决定布线的路径。该算法能够处理复杂的布 线需求，但计算量较大。
自动布局布线课件
2024/6/7
共83页
9
Astro特点
Astro能够使设计得到更快收敛。 Astro强调设计过程中的超深亚微米效应，在整个设
计过程中考虑了所有的物理效应。 具有很好的时钟树综合机制，能够提高时钟频率，完
成高性能电路的设计。 通过布局控制和早期对时序和拥塞的预估，可以提高
产品率。 能够通过遵循最新、最先进的制造工艺规则来提高设
2
主要内容
自动布局布线基本概念 自动布局布线工具介绍 Astro布局布线流程
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3
assign mux_out=!mux_control&mux_in1 |mux_control&mux_in2|mux_in1&mux_in2; //assign mux_out=mux_control ?mux_in1:mux_in2;
定义芯片的IO管脚顺序之外，还要插入一些特 殊的IO单元，如各种类型的电源IO、地IO和 Corner IO。
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//插入给Core供电的电源IO（PVDD1W）和地IO（PVSS1W）
insertPad "VDD" "PVDD1W" "VDD" "VDD"
insertPad "VSS" "PVSS1W" "VSS" "VSS" //插入给IO供电的电源IO（PVDD2W）和地IO（PVSS2W）
formOK "Open Cell"
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布局规划
布局规划主要是确定芯片的尺寸、模块的位置、 标准单元的排列形式、IO单元及宏单元的位置 放置、电源和地线的分布等。
电子电路CAD设计中的布线技巧
电子电路CAD设计中的布线技巧在电子电路设计过程中，布线是一个重要的环节，它决定着电路的性能和可靠性。
而在CAD软件中进行电子电路的设计布线，则是提高效率和准确性的关键。
本文将介绍一些电子电路CAD设计中的布线技巧，帮助读者更好地进行设计。
1. 组件位置布局在进行布线之前，首先需要对组件进行合理的位置布局。
布局应该考虑到电路的整体结构，最大限度地减少信号干扰和信号延迟。
常见的布局方法有星型布局、网状布局和混合布局等。
其中，星型布局是将中心元件置于电路模块中心，其他重要元件以合理的距离与之相连，形成辐射状布线。
网状布局则是将模块中的元件以对称的方式相互连接，形成类似网格的布线。
混合布局则是根据电路要求，灵活选择布局方式。
2. 信号分类布局在布局过程中，将信号进行分类布局也是一个重要的技巧。
将不同类型和重要程度的信号进行分区布线，可以减少信号之间的相互干扰。
例如，将时钟信号与数据信号进行分区布线，避免时钟信号对数据信号的干扰。
同时，在布线过程中，还应尽量保持信号线的长度一致，避免信号传输的延迟。
3. 走线规则在进行布线时，还需要遵循一定的走线规则。
首先，尽量避免信号走线在交叉点发生。
如果交叉点无法避免，可以采用层叠布线或交叉桥等方法来解决。
其次，布线时要尽量避免信号线与电源线、地线等关键信号线的交叉。
这样可以减少信号干扰，提高电路的抗干扰能力。
此外，还应注意布线时的信号线间距，尽量保持合理的距离，避免信号之间的串扰。
4. 使用布线工具在CAD软件中，一些布线工具可以帮助我们更好地进行电子电路的布线设计。
例如，自动布线工具可以根据给定的规则和约束，自动产生最优的布线方案。
手动布线工具则可以让设计人员自主控制和调整布线过程，以满足特定的设计需求。
在使用布线工具时，需要熟悉其使用方法和各项功能，合理运用工具来完成布线设计任务。
5. 仿真和分析在进行布线设计后，还需要进行仿真和分析，验证电路的性能和可靠性。
集成电路布图自动布线技术研究
集成电路布图自动布线技术研究集成电路布图自动布线技术是一种能够实现电子元器件布线自动化的技术，该技术通过创建一个基于算法的布线方案，根据布线方案自动生成电子元器件之间的电路连接。
目前的芯片设计和工艺都已经发展到了一个非常高的水平，需要更高效、更快速、更准确的电路布线方法。
首先，了解何为电子元器件布线。
在电路板中，各种电子元器件之间需要进行布线以连接彼此。
电子元器件的数目和密度越来越高，这使得手动进行电路布线成为了更加困难的任务。
在集成电路板上，单个元件可能有成千上万条连接线，需要复杂的算法和过程来分析和设计。
自动布线技术可以取代手动布线，使用计算机软件根据预定义的规则和约束，去创建电路板布局来达到最优解。
其次，自动布线技术的发展历程。
这项技术的根源可以追溯到20世纪60年代，当时，自动布线技术是为了更好地控制电路元器件之间的距离和布局，以促进性能和可靠性的提高。
从60年代开始，自动布线软件公司和学术机构就一直在开展相关研究。
最近几年，随着技术上的不断进步和算法的逐渐优化，自动布线技术也取得了更好的进展。
再次，自动布线技术的实用化。
使用自动布线技术，不仅仅能够大幅减少人力资源和成本，还可以在芯片设计和生产过程中加快生产速度和提高品质。
在设计电路板时，自动布线技术能够优化电路连接，最大限度地降低噪声和串扰。
在电路板的生产过程中，自动布线技术能够减少布线错误，降低电路失效率，并减轻对人力资源的依赖。
最后，自动布线技术的应用前景。
目前，随着电子产业的快速发展，电子产品的需求不断提升，并且产品的纷繁化、复杂化让电路布线问题变得更为困难。
因此，自动布线技术的应用已经成为了不可避免的趋势。
我们相信，在未来，研究自动布线技术会成为越来越重要的课题，将会朝着更加高效、准确、自动化的方向发展。
综上所述，集成电路布图自动布线技术是一个不断发展和壮大的领域。
虽然仍面临一些挑战和技术难点，但可望在不远的将来取得更大的进展。
集成电路设计CAD_EDA工具实用教程10-布局布线
否
3
Astro的介绍
自动布局布线是数字电路后端设计的一个环节， 用于实现数字电路从逻辑设计到物理设计的转变， 类似于模拟电路设计从电路图到版图的实现。 我们选择Synopsys公司的Astro软件进行自动布局 布线；
2017/8/11
共64页
4
Astro所需文件准备
Foundry或IP提供商提供的各种参考库
//插入四个Corner IO dbCreateCellInst (geGetEditCell) "" "PCORNERW" "CORNER1" "0" "No" '(0 0) "design_in" dbCreateCellInst (geGetEditCell) "" "PCORNERW" "CORNER2" "0" "No" '(0 0) "design_in" dbCreateCellInst (geGetEditCell) "" "PCORNERW" "CORNER3" "0" "No" '(0 0) "design_in" dbCreateCellInst (geGetEditCell) "" "PCORNERW" "CORNER4" "0" "No" '(0 0) "design_in"
SDC（Synopsys Design Constrains）文件
《集成电路CAD》大纲郭
《集成电路CAD》教学大纲Integrated Circuit CAD课程编号：0713315课程性质：专业限选课适用专业：微电子学先修课程：集成电路设计原理后续课程：综合设计，毕业设计总学分：3.0学分其中实验学分: 1.0教学目的与要求:本课程是微电子学专业的一门专业选修课，集成电路计算机辅助设计包括逻辑设计、电路设计、器件设计、版图设计以及工艺设计等阶段的CAD，本课程介绍集成电路CAD的各个阶段的CAD的基本原理，以及若干CAD软件包的使用方法。
通过本课程的学习，使学生了解并掌握集成电路CAD技术的基本原理和内容，并要求同学能通过上机实践，熟悉主要设计环节中的一些CAD软件的使用方法。
教学内容与学时安排序号1234章目名称第一章概述第二章电路基础第三章Spectre电路模拟第四章版图设计学时分配24410序号567章目名称第五章版图验证第六章自动布局布线第七章UNIX知识及基本操作学时分配642第一章概述（2学时）第一节集成电路的发展史第二节集成电路的发展趋势第三节集成电路的设计方法第四节集成电路的辅助设计工具基本要求：了解集成电路的发展趋势和设计工具第二章CMOS电路基础（4学时）第一节理想开关与布尔运算第二节MOSFET开关第三节基本的CMOS逻辑门第四节CMOS复合逻辑门第五节传输门（TG）电路重点：基本的CMOS逻辑门；CMOS复合逻辑门。
难点：CMOS复合逻辑门。
基本要求：掌握基本的CMOS逻辑门的电路特征第三章电路模拟（4学时）第一节电路模拟引入第二节电路模拟分析重点：模拟测试电路的搭建；模拟类型分析。
难点：模拟类型分析。
基本要求：掌握电路模拟的分析方法第四章版图设计（10学时）第一节基本概念第二节基本工艺层版图第三节CMOS版图入门第四节FET版图尺寸的确定第五节CMOS版图设计方法第六节版图设计规则第六节其他类型版图简介第九节版图的识别重点：基本工艺层版图；CMOS版图设计方法；版图设计规则。
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按设计阶段划分
逻辑综合库 单元的仿真库 物理版图库 延时模型库
4
版图数据输出
2018/12/5
第6章 自动布局布线及SOC简介
①
数据准备和输入
路 漫 漫 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
网表(netlist): 由逻辑综合工具生成的，以标准逻辑单元表示的逻辑 网络（EDIF网表） 标准逻辑单元库/工艺库： 由EDA/Foundary厂商合作提供；如：Artisan Components的TSMC0.25um CMOS标准单元库和 输入/输出单元库) 标准逻辑单元库的库单元种类繁多，形式多样，以满 足不同阶段的ASIC设计的需求 设计约束 芯片的总体功耗、时序要求和面积
路 漫 漫 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
2018/12/5
6
第6章 自动布局布线及SOC简介
预布线
预布线的目的就是要在版图设计上为布线留必要的通道 预布线包括宏单元的电源、地、信号的布线，焊盘单元 的布线及芯片核心逻辑部分的电源环、电源网络的布线
路 漫 漫 其 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
2018/12/5
8
第6章 自动布局布线及SOC简介
③
时钟树综合
路 漫 漫 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
在芯片版图设计中，时钟树的设计是非常重要的，数字系 统中一切的电路行为都是在时钟的严格同步下进行的。 系统中的时钟负载很大，而且遍布整个芯片。这样就造成 了较大的本地时钟间的相对延时 ，也叫 时钟偏斜 (Clock Skew) ，时钟偏斜严重影响电路的同步，会造成时序紊乱。
第6章 自动布局布线及SOC简介
6.1 自动布局布线
自动布局布线定义
路 漫 漫 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
自动布局、布线是将门级网表（netlist ）转换成版图（layout ）， 并对各个电路单元确定其几何形状、大小及位置，同时要确定 单 元之间的连接关系 方法有两种，一种是手工画版图实现，另一种是用自动布局布线 工具实现（Auto Place and Route，APR） VLSI设计的自动布局、布线必须借助EDA工具完成 比较著名的自动布局、布线工具：AVant！/Synopsys的ApolloII、 Cadence、Synopsys、Mentor等公司的工具。 在 Cadence 中进行布局规划的工具为 Preview ，进行自动布局布 线 的 引 擎 有 四 种 ： Block Ensemble 、 Cell Ensemble 、 Gate Ensemble和Silicon Ensemble，其中，Block Ensemble适用于 宏单元的自动布局布线， Cell Ensemble 适用于标准单元或标准 单元与宏单元相混合的布局布线，Gate Ensemble适合于门阵列 的布局布线，Silicon Ensemble主要用在标准单元的布局布线中。
时钟树插入及增加驱动器
路 漫 漫 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
时钟信号延时与具体的版图密切相关，所以在逻辑综合 的时候一般忽略时钟的处理，而在布局布线设计中进行 插入时钟树操作。 为了实现时钟延时的总体平衡，对时钟信号进行树状插 入驱动(buffer)。
2018/12/5 5
第6章 自动布局布线及SOC简介
②
布局规划、预布线、布局 布局规划
是面向物理版图的划分，不同于逻 辑设计时模块的划分。 布局规划可估算出较为精确的互连 延迟信息、预算芯片的面积，分析 布线的稀疏度。 布局规划从版图上将芯片设计划分 为不同的功能块，布置输入/输出端 口，对功能块、宏模块、芯片时钟 及电源分布进行布局方案设计，根 据设计要求对一些单元或模块之间 的距离进行约束和控制。 在深亚微米设计中，合理的总体布 局规划可以提高综合的连线延迟模 型的准确性，从而更快的达到时序 收敛，减少设计的重复。
延时 延时最大
c 芯片平面
d
b
2018/12/5
a 延时为零
时钟输入
9
第6章 自动布局布线及SOC简介
时钟树
时钟树综合就是为了保证时钟的设计要求，对芯片的时钟 网络进行重新设计的过程，包括: 时钟树的生成 缓冲的插入 时钟网络的分层
路 漫 漫 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
布线通道的不同划分
电源分配一般结构
某32位微处理器电源总线
2018/12/5
7
第6章 自动布局布线及SOC简介
布局
布局就是进行网表中单元的放置，这一步可以使用综 合时产生的时序约束来驱动布局，以使布局后的连线 延迟更接近综合的连线延迟模型，更快的达到Timing Closure 。 布局要求将模块在满足一定的目标函数的前提下布置 在芯片上的适当位置，并要求芯片面积最小、连线总 长最短、电性能最优并且容易布线。
时钟网络形式
最常用的时钟网络是H-树和平衡树
时钟源
时钟树主干
时钟树主干
时钟源 最常用的两种时钟网络
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一些时钟树的实例
路 漫 漫 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
不含时钟树
零歪斜时钟树
可变时间时钟树
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自动布局布线流程
数据准备和输入
路 漫 漫 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
门级网表
工艺库
设计约束
自 动 布 局 布 线 过 程
布局规划 预布线布局 时钟树
布线
DRC & LVS
标准单元库 按电路种类划分
核心逻辑单元库 I/O单元 硬核模块生成器
第6章 自动布局布线及SOC简介
6.1 自动布局布线 6.2 SOC的技术简介 6.3 VLSI设计发展方向
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路 漫 漫 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
Placement Logic synthesis
Routing
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