静态时序分析:线负载模型的选择机制
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线负载模型及其选择
线负载模型仅在Design Compiler线负载模式(非拓扑模式)下时使用,它估算了导线长度和扇出对网线的电阻、电容和面积的影响,Design Compiler使用这些物理值来计算导线延迟和电路速度。
半导体供应商根据其工艺的统计信息开发线负载模型。这些模型包括单位长度的面积、电容和电阻系数,并且还包含一个扇出与长度的表,用于估算网线的长度(扇出数量决定了一个标称长度)。
在没有反标导线延迟的情况下,Design Compiler使用线负载模型来估算网线的长度和延迟。Design Compiler根据以下优先顺序来确定使用哪个线负载模型:
1、由用户显式指定的模型
使用set_wire_load_model命令即可使用任意一个已加载到内存的逻辑库中的线负载模型(这里需要注意,正如链接(link)库的详细解析一文所说,link_library变量或local_link_library属性(两者统称为link_path)指定的逻辑库会在链接时自动加载,而很多命令都会自动执行隐式链接)。
2、基于设计面积自动选择的模型
在auto_wire_load_selection变量没有被设置为false的前提下:
在进行综合时,如果在target_library的第一个逻辑库存在一个线负载模型选择组(wire_load_selection),Design Compiler根据该选择组中的“单元面积-线负载模型”关系自动选择线负载模型;如果逻辑中存在不止一个线负载模型选择组,则逻辑库中一定同时定义了库属性default_wire_load_selection,Design Compiler根据该默认选择组中的“单元面积-线负载模型”关系自动选择线负载模型。
使用set_wire_load_selection_group命令即可使用任意一个已加载到内存且在link_path中指定的逻辑库中线负载模型选择组。
3、逻辑库中的默认指定的模型
在进行综合时,如果在target_library的第一个逻辑库中定义了库属性default_wire_load,Design Compiler选择该默认线负载模型。
如果以上三种情况都不满足,Design Compiler将不使用线负载模型。在没有线负载模型的情况下,Design Compiler无法获取目标工艺的完整信息,无法计算互连延迟,因此,时序信息将显得过于乐观。
举例说明
假设逻辑库typical.lib(同时作为主库)中有以下定义:
wire_load("tsmc090_wl10") { resistance : 8.5e-8; capacitance : 1.5e-4; area : 0.7; slope : 66.667; fanout_length (1,66.667); } wire_load("tsmc090_wl20") { resistance : 8.5e-8; capacitance : 1.5e-4; area : 0.7; slope : 133.334; fanout_length (1,133.334); } wire_load("tsmc090_wl30") { resistance : 8.5e-8; capacitance : 1.5e-4; area : 0.7; slope : 200.001; fanout_length (1,200.001); } default_wire_load :tsmc090_wl30; wire_load_selection(pes) { wire_load_from_area(0,100,tsmc090_wl10); wire_load_from_area(101,200,tsmc090_wl20); wire_load_from_area(201,300,tsmc090_wl30); } wire_load_selection(opt) { wire_load_from_area(0,100,tsmc090_wl30); wire_load_from_area(101,200,tsmc090_wl20); wire_load_from_area(201,300,tsmc090_wl10); } default_wire_load_selection :opt;1、由用户显式指定的模型(常用)
使用set_wire_load_model命令可以使用任意一个已加载到内存的逻辑库中的线负载模型,图1是report_design命令的结果。
set_wire_load_model -name tsmc090_wl10 -library typical图1 手动选择线负载模型
需要注意的是:如果不指定-library选项,则Design Compiler会在link_path指定的逻辑库中从左至右搜索指定的线负载模型(如果一个逻辑库被加载到内存,但不在link_path中,想使用其中的线负载模型时必须使用该选项);如果在-library选项中指定了多个逻辑库,则Design Compiler首先在这些指定的逻辑库中从左至右搜索指定的线负载模型,如果没有搜索到则会在link_path指定的逻辑库中从左至右搜索指定的线负载模型。
2、基于设计面积自动选择的模型
假设auto_wire_load_selection变量没有被设置为false。
某个设计的总单元面积为18,则综合时,Design Compiler根据默认选择组opt自动选择线负载模型tsmc090_wl30,图2是report_design命令的结果。
图2 基于面积自动选择线负载模型(默认)
综合时Design Compiler将在target_library中的第一个逻辑库(即主库)中搜索默认选择组(这是因为综合后设计的local_link_library属性将被设置为target_library变量);其他情况下,Design Compiler将在link_path中的第一个逻辑库中搜索默认选择组。
需要注意的是:如果之前已经根据默认选择组自动选择了默认线负载模型,随后重新进行了综合/link_path的设置,如果新的逻辑库中不含默认选择组,则Design Compiler保持之前的默认选择组;否则Design Compiler变更为使用该默认选择组。
也可以使用set_wire_load_selection_group命令使用任意一个已加载到内存且在target_library或link_library中指定的逻辑库中的线负载模型选择组,图3是report_design的结果。
set_wire_load_selection_group pes -library typical图3 基于面积自动选择线负载模型(指定)
需要注意的是,与set_wire_load_model命令不同的是,如果一个逻辑库使用read_db或read_file -format db命令手动加载到内存中但并未在target_library或link_library中指定,则无法指定其中的线负载模型选择组。
如果不指定-library选项,则Design Compiler在综合时会在target_library指定的逻辑库(优先级更高,因为综合后设计的local_link_library属性将被设置为target_library变量)或link_library中指定的逻辑库中从左至右搜索指定的线负载模型选择组;如果在-library选项中指定了多个逻辑库(需要在target_library或link_library中指定),则Design Compiler会在这些指定的逻辑库中从左至右搜索指定的线负载模型选择组。
3、逻辑库中的默认指定的模型
假设auto_wire_load_selection变量被设置为false。
Design Compiler自动选择默认线负载模型tsmc090_wl30,图4是report_design命令的结果。
图4 线负载模型(默认)
综合时Design Compiler将在target_library中的第一个逻辑库中搜索默认线负载模型(这是因为综合后设计的local_link_library属性将被设置为target_library变量);其他情况下,Design Compiler将在link_path中的第一个逻辑库中搜索默认线负载模型。
需要注意的是:如果之前已经自动选择了默认线负载模型,随后重新进行了综合/link_path的设置,如果新的逻辑库中不含默认线负载模型,则Design Compiler保持之前的线负载模型;否则Design Compiler变更为使用该线负载模型。
例如,综合前link_path的第一个逻辑库含有默认线负载模型,而target_library中的第一个逻辑库不含默认线负载模型,则综合后link_path的第一个逻辑库(即local_link_library属性的第一个逻辑库)变成target_library中的第一个逻辑库,但此时还是使用原本的默认线负载模型。
最后谈一下report_wire_load命令可以报告已设置的线负载模型或者link_path指定逻辑库中的所有线负载模型;remove_wire_load_model命令可以用于移除已设置的线负载模型;set_wire_load_model除了设置当前设计的线负载模型外,还可以设置其它模型、层次单元以及端口的线负载模型,再次不详细说明。