Mikroelektronikai tervezőrendszerek

Mikroelektronikai tervezőrendszerekCadence Opus:Digitális tervezés és layout generálás a Cell Ensemble-lal

Szóhasználat

Programok – native és külsőTools (eszközök) – context sensitive részek programokon belülAkciók – a design flow elemei

• standard beépített modulok,• programozói interface: SKILL nyelv,• OSS: Open Simulation System tetszőleges

külső szimulátor használatát teszi lehetővé• egységes adatformátum:

külső CAD eszköz formátuma Opus formátum

Cadence Opus áttekintés 1

Vázlatos (tranzisztor szüntű) design flow :

Composer

Place & Route

Simulation

CompactorLayout

SynthetizerLayout Editor

Abstract Generator

Cadence Opus áttekintés 2

Cadence Opus áttekintés 3 programok

Virtuoso Layout szerkesztéseComposer Kapcsolási rajzok, szimbólumok

szerkesztésePreview Floorplan készítése, chip szintű

tervezésVerilog Logikai szimulációSpectre Analóg szimulációAmadeus-Simview Waveform megjelenítőHierarchy editorGeneral GraphicsGeneral Text

A használandó CAD eszközök• Standard cellás tervezésnél:

• Composer, • Simulation, • Place & Route

• Tranzisztor szintű tervezésnél:• Layout editor, Compactor, esetleg Layout Synthesizer• Abstract generator• Place & Route

Cadence Opus áttekintés 4

Technology file– geom. tervezési szabályok (DRC, LVS, abstr.gen.

számára)– elektromos paraméterek (az extractor - layout

visszafejtő számára)– eszköz visszafejtési szabályok (az extractor - layout

visszafejtő számára)A DRC és az extractor a Layout editor részei

Design kit– technology file– könyvtár– user interface elemek

Cadence Opus áttekintés 5

Library Cell

View

schematiclascompactedextractedabstract

hspiceTechno. library pins,

wires, contacts

Symbolic devices

Cadence Opus áttekintés 6

attached

• A library browser (később) egy cella vagy áramköri terv nevével együtt annak szerkeszthető reprezentációit (view-it) is megmutatja.

• Az open funkció a megfelelő, az adott view-hoz hozzárendelt programot aktivizálja pl.:

• schematic Composer (kapcs.rajz editor)• layout Virtuoso (layout editor)

Cadence Opus áttekintés 7 Különböző reprezentációk

A techno file főbb szakaszai

Display

Rules

Layers

Views

Display

Colors

Purposes

LayerProperties

TwoLayerProperties

DRC

extract rules

LVS

LAS symbolic rules

Cadence Opus áttekintés 8

A technology file SKILL rutinhívásokból áll.

Chip tervezés - témák• Floorplan• Place• Huzalozási csatornák generálása *• Globális route-olás *• Részletes route-olás

• Visszahelyettesítés (back-annotation)* egyes eszközökben

Preview: floorplanning eszközökPreview A CADENCE floorplanning eszközeit

tartalmazó programESZKÖZÖKBase Array Editor reguláris layout kiegészítő cellákkal

Gate Ensemble gate-array tervezéshez

Block Ensemble Nagyobb blokkok elhelyezéséhez,huzalozásához való eszköz, nem standardcellás tervezésre való!

Cell Ensemble A 2 vagy 3 fémréteges Standard Cellástervezés placement/routing eszközeÖsszeköttetések: huzalozási csatornákban

Silicon Ensemble Placement/routing eszköz a 3 .. 6+vezetékezési síkot feltételező tervezéshez.Összeköttetések az egész felületen.

View-k a floorplanning számára

abstract A view of a piece of layout, with most of thegeometries removed in order allow fastoperation and to protect intellectual property.The remaining geometries are Pins andobstruction shapes that prevent from routingacross the cell

abstract_CE One of more views of abstract type in a librarycell, intended for using in Cell Ensemble

autoAbstract An abstract created during the creation of aSoft Group or Soft Block

Alapelemek a floorplanning-benStandard Cells Block of layout with continuous power lines

when placed in simple rowsPin A metal block of pn type having a signal name

as property, allows the connection of signalsSymbolic Pins Pins, usually on Soft Macros with no fixed

placementChannel The area defined between rows of Standard

Cells where the routing algorithm placesinterconnections

Feedthrough A Standard Cell of power lines only. Allowsthe routing across rows.

Jumper Power lines built into a standard cell to makeuse of areas not blocked by Metal2

Region An area containing rows of Standard CellsRow A horizontal or vertical line of Standard Cells

Group A floorplanning device for collecting togethercells. Used in the definition of a Soft Groupsand Placement Classes

Soft Groups A Group with constraints to keep thecomponent cells within a given area

Macro cells Block of layout which are not Standard Cells,i.e. ROMs, RAMs or just areas implemented ina full custom manner.

Hard macros Particular Macro cells with fixed boundarySoft Macros = Soft Blocks

Macro cells created with a tool from cellsselected in a top level design

Placement Class A tag used to segregate a set of StandardCells into a particular Region

Komplex elemek a floorplanning-ben

A routing (vezetékezés) lépései

Global Route The logical routing between connected pins.The router allocates Channel, Jumper andFeedthrough resources based on signalpriority

Detailed Route The process for converting logical Pin andChannel resources into physical geometries,which are then compacted to minimum designrule spacings

Cadence Opus indítása 11. Középső gomb

2. OPUS almenu

3. AMS-3.2

4. Az Opus AMS32 konzol ablak megjelenik

EZ A BME-EET-n van így. Másutt másképpen van!!!

Az Opus AMS32 konzol ablak megjelenik

Az AMS Cadence Hit-Kit 3.2 startup script fut ebben az ablakban.

Cadence Opus indítása 2

EZ A BME-EET-n van így. Másutt másképpen van!!!

Cadence Opus indítása 3A tervezési könyvtárat kell megadni itt. Fogadjuk el, amit a script felkínálEz a BME-EET-n van így. Installáció függő.

Cadence tervezési adatbázis a UNIX file-rendszerre van leképezve.

Az ENTER megnyomása után a Cadence Interpreter Window (CIW) jelenik meg a design manager window ablakkel együtt

Cadence Opus indítása 4Az ENTER megnyomása után a Cadence Interpreter Window (CIW) jelenik meg a library manager ablakkal együtt

A design megnyitása a library manager-ben: megfelelő view választása

• Könyvtáral (standard vagy saját) cellákat tartalmaznak

• Celláknak view-i (reprezentációi) vannak• Szokásos reprezentációk:

• schematic: kapcs.rajz szerkesztése• symbol: magasabb hierarchia szintű kapcs.rajz számára• autoLayout: egy másik view-ból (pl. schematic-ból) gen.• layout: egy design részletes layout-ja• abstract: a floorplan készítésének elemei• abstract_CE: layout körvonalak a Cell Ensemble-hoz

Reprezentációk Cadence Opus• Egy cella szerkesztendő reprezentációját a library

browser-ben választjuk ki.• Megnyitáskor a reprezentáció szerkesztésére szolgáló

programot aktivizálja a rendszer• schematic Composer (schematic editor)• layout Virtuoso (layout editor)• abstract a cella reprezentációja a Silicon Ensemble számára• abstract_CE a cella reprezentációja a Cell Ensemble számára• symbol a cella reprezentációja Composer számára• cmos_sch egy cella tranzisztor szintü reprezentációja

• Cella elnevezési konvenció:• cellname: 2 fémréteg esetében• cellname3: 3 fémréteg esetében

A design megnyitása a library manager-ben

• Standard könyvtárak és saját könyvtárak

Bal egérgomb: könyvtár, cella és view választása

Középső egérgomb: szerkesztés (megnyitás)

Egyszerű példa: dec4to164-ből 16-os dekóder

– kapcsolási rajz szerkesztése• hierarchikus tervezés:

– dec2to4 kapcs.rajz (3 inverter, 4 nand kapu)» szimbólum generálása ehhez a részáramkörhöz

– dec4to16 kapcs.rajz (5 db dec2to4 részáramkör)» szimbólum generálása ehhez a részáramkörhöz

– dec4to16top kapcs.rajz (1 db dec4to16, input és output tappancsok, gnd, vdd tappancsok)

– layout előállítása a Cell Ensemble-lal

Egyszerű példa: dec4to16

A végső kapcs.rajz

A tappancsokat el kell nevezni a floorplaning számára.

Egyszerű példa: dec4to16circuit check végrehajtása, mentés

Megnyomni

Megnyomni

A CWI-ben valami ilyen üzenetet kell kapnunk:

Egyszerű példa: dec4to16

Ebben a fázisban ki lehet szállni az Opus-ból

File | Exit

A CIW és Opus AMS32 ablakok bezáródnak

Dec4to16: layout generálásDesign flow vázlata

A floorplan file szerkesztése (tappancsnevek); ezt a file-t kell majd használni

Design flattening: PRFlatten

schematic

autoLayout

Cell Ensemble

“layout”

initialize

IO place

add corner cells

justify pad ring

place std cells

placed

create routing channels

placement elmentése

Net tulajdonságok beáll.

A net property file; beolvasandó

global routing

detailed routing

routing elmentése

routed

check routing

A biztonság kedvéért

Dec4to16: layout 1 A kapcs. rajzból, a PRFlatten és a Cell Ensemble felh.A CIW-ben: File | Export | PRFlatten:

Dec4to16: layout 2a

3. Az output view a Cell Ensemble számára: az abstarct_CE-t be kell írni.

1. A terv kiválasztása a library browser-ben.

2. Az input view a kifejtész számára a schematic.

Dec4to16: layout 2b OK- nyomni a kifejtés (flattening) és az autolayout view generálásának elkezdéséhez

Dec4to16: layout 2c Floorplan a még el nem helyezett tappancsokkal

és

standard cellákkal

Dec4to16: layout 3 Az autoLayout-ot a Cell Ensemble fogja felhasználni

A Virtuoso-ban: Tools | Floorplan P&R | Cell Ensemble:

Így indíthatjuk el Cell Ensemble eszközöket

Dec4to16: layout 4a Floorplanning - initializálásA Cell Ensemble-ban: Floorplan | (Re)initialize:

Press OK

Dec4to16: layout 4b Floorplanning - initializálás

Floorplan a még el nem helyezett tappancsokkal

és

standard cellákkal,

de már szétválogatva

Dec4to16: layout 5a Floorplanning - I/O elhelyezés (automatikus)A Cell Ensemble: Floorplan | I/O Placement:

OK-t nyomni

Dec4to16: layout 5b

A floorplan file szerkesztése:

Az egyes nevek elé |-t kell besz]rni

Ha kész, elmenteni

Floorplanning - I/O elhelyezés (file-ból, a)

Dec4to16: layout 5c

A floorplan file beolv.:

Place | IO Commands| Read Initial File:

Floorplanning - I/O elhelyezés (file-ból, b)

Dec4to16: layout 5d

Jelenleg még figyelmen kívül hagyhatók a figyelmeztetések

A tappancs gyűrű már majdnem rendben, de még nincsenek sarok cellák

Floorplanning - I/O elhelyezés (file-ból, c)

Dec4to16: layout 6a Floorplanning - sarok cellák hozzáadása 1Place | IO Commands| Read Initial File:

Dec4to16: layout 6b Sarok cellák kiválasztá-sa a library browser-ben

OK-val elfogadni

Floorplanning - sarok cellák hozzáadása 3

Dec4to16: layout 6c Floorplanning - sarok cellák hozzáadása 4

Dec4to16: layout 7a Placement - tappancsgyűrű kialakítása 1Place | IO Commands| Justify:

1. Így beállítani (100, 50, 0.1)

2. OK

Dec4to16: layout 7b

Snap to grid!

Placement - tappancsgyűrű kialakítása 1

Dec4to16: layout 8a Placement - standard cellák elh.: feedthrough-k beill.Place | Automatic

Dec4to16: layout 8b Feedthrough-k választása a library browser-ban

Press OK

Dec4to16: layout 8c Feedthrough-k beillesztve:

Snap to grid! 0.1

Dec4to16: layout 9

Kész az elhelyezése. Mentsük el!

Design | Save as

placed

Később, ha kell, innen újra kezdhetjük.

Dec4to16: layout generálásDesign flow vázlata

A floorplan file szerkesztése (tappancsnevek); ezt a file-t kell majd használni

Design flattening: PRFlatten

schematic

autoLayout

Cell Ensemble

“layout”

initialize

IO place

add corner cells

justify pad ring

place std cells

placed

create routing channels

placement elmentése

Net tulajdonságok beáll.

A net property file; beolvasandó

global routing

detailed routing

routing elmentése

routed

check routing

A biztonság kedvéért

Dec4to16: layout 10 A placed view-ból indítjuk a huzalozást: huzalozási csatornák generálása Route | Channels | Create:

• Kézi munka ebben a design kit-ben. A részletektől eltekintünk.

Dec4to16: layout 11a Routing - a net property-k beállítása

Dec4to16: layout 12 Routing - global routing beállításaok

Route | Global Route | Automatic

OK ha kész

Saját preferenciák beállítása

OK, ha kész

Dec4to16: layout 13a Routing - részletes routing beállításai

Route | Detail Route | Automatic Saját preferenciák beállítása

OK, ha kész

OK, ha kész

0.05!

Dec4to16: layout 13b Routing - részletes routing eredménye

Dec4to16: layout 14 A huzalozás elkészült

Design | Save as

routed.

Később, ha kell, innen újra kezdhetjük.

Dec4to16: layout 15aCheck routing - explode channels for checker Route | Detail Route | Explode Channels

Dec4to16: layout 15b Check routing

Route | Check

Mindkettőt kiválasztaniOK ha kész

Dec4to16: layout 15c Check routing - eredmény: rövidzár

Ez tényleg ott van!

Kézi javítás vagy újrakezdés a placed állapotból, más beállításokkal.