本节书摘来自华章出版社《CMOS集成电路后端设计与实战》一 书中的第3章,第3.1节,作者:刘峰,更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。
3.1 设计标准单元库的重要性
随着集成电路工艺技术的迅速发展,系统级芯片(SOC)的规模越来越大,系统级芯片的设计也越来越复杂。尽可能使用已验证的可重复使用的IP库,是缩短设计周期、保证设计一次成功、降低系统级芯片成本的关键。标准单元库是IP库中最基本的一种,是集成电路设计的基础,对设计的性能、功耗、面积和成品率至关重要。设计人员在设计之初,必须建立一套完整的与工艺线相对应的、内容丰富的、设计合理并且参数准确的标准单元库,这已成为加快设计的必要条件。
流片厂家提供的初级标准单元库虽然是使用最普遍的,但是它的性能无法满足高要求或者特殊需要的高级设计,在一些重要指标下存在不足:
1)在性能方面,厂家的初级标准单元并不是性能最好的,由于它的设计结构很单一,使用的基本是最经典结构。尽管工艺越来越先进,但是单元实现却一直都是最基础的结构,因此单元的性能无法得到最大的发挥。
2)在灵活性上,厂家的标准单元种类是有限的。由于种类有限,对于稍复杂逻辑实现不得不通过多个基础单元进行拼接来完成,如果同类复杂逻辑需求比较多的时候,拼接的结果不但导致逻辑级数增加、速度减慢,还带来后端布线资源的紧张、布线面积的浪费,这将增大成本和性能开销。
3)购买性能更好的标准单元库价格不菲,对于不同的应用,各种具体应用的单元库都分得很详细,各种不同的库价格不同,比如高性能库、低功耗库等。即使高价购买厂家的高级标准单元库,实现得到的结果也并不一定令人满意。
4)特殊应用的标准单元库技术封锁。对于军品级和航天级的设计应用,由于国外对我国的技术封锁,甚至没有相对应的标准单元库。
因此,自行设计标准单元库在长远发展上意义重大。