所有現(xiàn)代數(shù)字邏輯都由組合邏輯和時(shí)序邏輯組成。組合邏輯由門組成，而順序邏輯由觸發(fā)器組成。不同的晶體管以特殊的方式連接形成一個(gè)柵極，而不同的柵極連接形成一個(gè)觸發(fā)器。無(wú)論是組合邏輯還是時(shí)序邏輯，任何芯片的基本單元都是晶體管。

現(xiàn)代芯片由數(shù)十億個(gè)晶體管組成。例如，2021 年 10 月發(fā)布的最新款 MacBook M1 max 處理器由約 570 億個(gè)晶體管組成。從晶體管的數(shù)量可以推斷出，M1 max 處理器至少包含數(shù)百萬(wàn)個(gè)門，如果不是數(shù)十億的話，這些門被仔細(xì)放置在單元站點(diǎn)中。這些門以邏輯方式精心互連以獲得功能芯片。

芯片開發(fā)發(fā)生在不同的階段。我們有一個(gè)前端階段，包括 RTL 設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和 DFT 插入，而在后端階段，我們有平面規(guī)劃、時(shí)鐘樹綜合和布局布線。在 RTL 設(shè)計(jì)過程中，先編寫芯片代碼，然后進(jìn)行仿真。接下來(lái)，設(shè)計(jì)被綜合，然后在 RTL 代碼被凍結(jié)的同時(shí)通過各種后端流程。

在芯片開發(fā)過程中，很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，在流片之前修復(fù)這些錯(cuò)誤很重要，以確保芯片中的功能不會(huì)受到影響。在像M1 max這樣的芯片中，由于晶體管數(shù)量大，出現(xiàn)bug的概率就更大了。在 RTL 凍結(jié)后發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤可以通過修改網(wǎng)表代碼或通過 Cadence Conformal或 Synopsys Formality等工具手動(dòng)執(zhí)行工程變更單 (ECO) 來(lái)修復(fù)。

圖 1這就是手動(dòng) ECO 流程的樣子。

對(duì)于小型 ECO，手動(dòng)更改網(wǎng)表代碼是有效的，但在較大 ECO 的情況下，使用 EDA 工具是更好的選擇，因?yàn)榭梢哉{(diào)整現(xiàn)有的邏輯等效檢查 (LEC) 流程以自動(dòng)執(zhí)行整個(gè) ECO 流程。在本文中，我們將介紹半導(dǎo)體行業(yè)廣泛使用的 premask flatten Cadence Conformal ECO 流程。

前掩膜平整 ECO 流程所涉及的步驟

圖 2解釋了使用 Conformal 的 premask flatten ECO 流程。在開始 ECO 流程之前，應(yīng)執(zhí)行某些等效性檢查。LEC 在修改后驗(yàn)證設(shè)計(jì)，而無(wú)需從測(cè)試臺(tái)傳遞任何測(cè)試向量。這些檢查比運(yùn)行回歸模擬更快，工程師經(jīng)常使用這些檢查在任何設(shè)計(jì)更改后執(zhí)行健全性檢查。

圖 2使用 Conformal 執(zhí)行 Premask flatten ECO 流程。

RTL1 – 沒有ECO的原創(chuàng)設(shè)計(jì)

RTL2 – 使用 ECO 修改設(shè)計(jì)

PNR1 – 來(lái)自 RTL1 的后布線網(wǎng)表，沒有 ECO

SYN2 – 帶有 ECO 的 RTL2 綜合網(wǎng)表

PNR2 – 帶有 ECO 補(bǔ)丁的后布線網(wǎng)表

有關(guān) LEC 及其流程的更多信息，請(qǐng)參見本系列的第一篇文章“使用 Conformal 進(jìn)行邏輯等效檢查 (LEC) 入門”。

完成所有初步檢查后，將帶有 ECO (SYN2) 的綜合網(wǎng)表和原始布線后網(wǎng)表 (PNR1) 提供給 Conformal 工具。這些網(wǎng)表分別稱為修訂設(shè)計(jì)和黃金設(shè)計(jì)。Conformal 工具讀取不同類型的優(yōu)化，例如由綜合工具執(zhí)行的邊界優(yōu)化和分層時(shí)鐘門控，并在輸入黃金和修改后的網(wǎng)表之間執(zhí)行 LEC。LEC 將報(bào)告非等效點(diǎn)數(shù)。應(yīng)仔細(xì)審查這些非等效點(diǎn)，因?yàn)檠a(bǔ)丁生成取決于這些失敗的關(guān)鍵點(diǎn)。

圖 3顯示了有關(guān)使用 Conformal 的 premask flatten ECO 程序的更多詳細(xì)信息。

然后，該工具生成一個(gè)補(bǔ)丁，然后將該補(bǔ)丁應(yīng)用到黃金設(shè)計(jì) - PNR1 上，以獲取具有 ECO (PNR2) 的新布線后網(wǎng)表。最后，使用提供的庫(kù)信息使用 Cadence 的Genus綜合工具完成補(bǔ)丁優(yōu)化。為了驗(yàn)證 ECO 補(bǔ)丁并確保沒有其他故障出現(xiàn)，LEC 在 SYN2 和 PNR2 之間運(yùn)行，并且期望得到零非等效關(guān)鍵點(diǎn)的干凈結(jié)果。

利用LEC流程做ECO

如前所述，可以修改現(xiàn)有的 LEC 流程以適應(yīng) ECO 流程。執(zhí)行 ECO 時(shí)這樣做的第一步是比較黃金設(shè)計(jì)和修改設(shè)計(jì)，以計(jì)算它們之間的增量。這個(gè)增量又名補(bǔ)丁后來(lái)被優(yōu)化并應(yīng)用于黃金網(wǎng)表。隨后，再次使用 LEC 比較帶補(bǔ)丁的黃金網(wǎng)表和帶補(bǔ)丁的綜合網(wǎng)表以驗(yàn)證 ECO。如果比較干凈，那么 ECO 就成功了。

因此，簡(jiǎn)而言之，我們需要在 ECO 之前進(jìn)行三個(gè)等效檢查，并在 ECO 期間進(jìn)行兩次等效檢查。在 ECO 期間的兩次等效檢查之間，通過以下命令生成、應(yīng)用和優(yōu)化補(bǔ)?。?/p>

生成：此命令生成分層補(bǔ)丁。該工具還可以根據(jù)補(bǔ)丁和引腳可用性添加/刪除 ECO 引腳。

analysis_eco -hierarchical -ecopin_dofile ecopins.do patch.v -replace

set_system_mode 設(shè)置

dofile ecopins.do

將補(bǔ)丁應(yīng)用于黃金設(shè)計(jì)：使用以下命令將生成的補(bǔ)丁應(yīng)用于黃金設(shè)計(jì)。

apply_patch -auto

優(yōu)化：稍后使用 Genus 綜合工具提供的庫(kù)信息對(duì)補(bǔ)丁進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化補(bǔ)丁中實(shí)例、網(wǎng)絡(luò)和寄存器的命名可以通過適當(dāng)?shù)膮?shù)進(jìn)行控制。

optimize_patch -workdir

-library

-sdc

-實(shí)例命名“ECOinst_%d”

-網(wǎng)絡(luò)命名“ECOnet_%d”

-順序命名“ECOreg_%s”

-synexec “屬”

-詳細(xì)

在 RTL 凍結(jié)后，可以在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并最終通過執(zhí)行 ECO 來(lái)解決。手動(dòng)更改網(wǎng)表代碼可能是一個(gè)耗時(shí)且麻煩的過程。與手動(dòng)執(zhí)行 ECO 相比，使用 Conformal 或 Formality 等 EDA 工具可以自動(dòng)化整個(gè) ECO 流程，使其更快并且通常提供更好的結(jié)果。由于 Conformal ECO 流程利用了現(xiàn)有的 LEC 流程，因此在某些情況下可顯著減少整體 ECO 工作量。

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