一种面向双轨标准单元库的电压分配方法组成比例

本发明专利技术提出了一种面向双轨标准单元库的电压分配方法，包括：基于灵敏度的单元粗略替换，即根据各单元延时和功耗计算出各单元的替换灵敏度，按替换灵敏度由高到低的顺序将电路中的部分高电压单元替换为低电压单元，得到每条路径延时裕量估算值都为最小正值的目标芯片；再对目标芯片进行基于路径单元分类的单元精细调整，即将目标芯片中各路径以及各路径中的单元进行分类处理，再执行单元的替换调整，在消除时序违规的同时，进一步降低低电压单元驱动高电压单元情况的出现，得到每条路径延时裕量准确值都为最小正值的目标芯片，同时实现最大程度的降低电路功耗。最大程度的降低电路功耗。最大程度的降低电路功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种面向双轨标准单元库的电压分配方法


[0001]本专利技术涉及专用集成电路设计领域，具体设计一种面向双轨标准单元库的电压分配方法。

技术介绍

[0002]随着工艺尺寸的减小、芯片集成度的提高，单个晶体管的功耗有所降低，但芯片单位面积上的晶体管数量大幅增加，这使得集成电路单位面积功耗和整体功耗以惊人的速度上升。更高的单位面积功耗意味着芯片将在更高的温度条件下工作，进而导致一系列问题，如信号噪声变大、产生机械性裂纹、增强化学腐蚀、漏电流增大等。此外，芯片功耗的提升对产品的供电续航问题也带来了严峻的挑战。近年来，随着便携式智能设备的飞速发展，诸如智能手机、平板智能手表等设备已融入人们生活的方方面面。这些产品往往采用具有先进制程的芯片，性能逐年高速提升，产品轻薄，且往往采用电池供电。对设备散热、续航的要求极高。因此，为了提升设备的续航时间、提升市场竞争力，方法之一是降低设备的功耗。
[0003]在过去的电路设计中，所有的电路都采用同一电源电压，但是随着工艺的不断进步，电源电压不断下降，多电源电压技术的出现为设计者提供了降低电路功耗的可能。多电源电压技术在低功耗设计中占据越来越重要的地位。
[0004]双电源电压法的原理是功率与电压的平方成反比，故降低电压可以有效降低动态功耗，由于降低供电电压会增加延时、降低电路的性能，故需在保障时序收敛、性能满足要求的前提下采用低电压单元，一般的双电源电压法采用两个电源电压的标准单元：高电源电压单元和低电源电压单元。当低压单元驱动高压单元时，高压单元会产生漏电流，所以，在分配单元时，需要考虑降低低压单元驱动高压单元的情况出现。现有技术CVS和ECVS都通过反向拓扑电平顺序从初级输出到初级输入的电路来为门分配适当的电源，但未考虑分配电源后，门延迟的增加量和门功耗的减少量对电路总延时和总功耗的影响。实际上，对于不同路径上的门，其分配电源后，门的延时变化是不同的，这会影响功耗优化的精度。为此，需要设计一种能提高功耗优化精度的低功耗电压分配方法，以最大程度降低电路功耗。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有低功耗技术存在的不足而提出了一种面向双轨标准单元库的电压分配方法。
[0006]为实现这一目的，本专利技术提出如下技术方案：一种面向双轨标准单元库的电压分配方法包括：对目标芯片中各路径上的各双轨标准单元先进行基于灵敏度的单元粗略替换，得到每条路径延时裕量估算值都为最小正值的目标芯片，再对目标芯片进行基于路径单元分类的单元精细调整，消除粗略替换时延时裕量粗略估算造成的误差，得到每条路径延时裕量准确值都为最小正值的目标芯片，同时实现最大程度的降低电路功耗。
[0007]进一步的，所述双轨标准单元库由高电压(VDDH)标准单元和低电压(VDDL)标准单元构成，VDDH标准单元和VDDL标准单元共同连接同一组高低压电源线，所述VDDH标准单元
内部PMOS源端和衬底端连接高压电源线供电，低电压电源线悬空，所述VDDL标准单元内部PMOS源端连接低压电源线供电，衬底端连接高压电源线供电。
[0008]进一步的，所述基于灵敏度的单元粗略替换包含如下步骤：
[0009]S1：使用VDDH标准单元进行逻辑综合，得到一个全VDDH单元的目标芯片，并生成全VDDH单元的门级网表，进而对目标芯片进行后端布局布线；
[0010]S2：对全VDDH单元的目标芯片进行静态时序分析，得到目标芯片中所有路径的延时裕量slack、以及每个VDDH单元的延时delay(VDDH)和功耗power(VDDH)；
[0011]S3：计算每个VDDH单元替换为相应的VDDL单元后的延时delay(VDDL)和功耗power(VDDL)，进而计算每个单元的替换延时差Δdelay，替换功耗差Δpower和替换灵敏度sensitivity；
[0012]S4：基于全VDDH单元的目标芯片任意选择一条路径，先对该路径上的所有VDDH单元按其对应的替换灵敏度sensitivity由高到低的顺序排序；然后按顺序依次将该路径上的VDDH单元替换为VDDL单元，每次单元替换后再根据静态时序分析得到该路径延时裕量slack和该单元的替换延时差Δdelay，对该路径延时裕量slack进行估算更新，如果更新后该路径延时裕量slack估算值为正，则继续下一个VDDH单元的替换；如果更新后该路径延时裕量slack估算值为负，则取消本次VDDH单元替换，并结束该路径的粗略替换，结束该路径粗略替换后将该路径中的所有单元标记为固定状态；
[0013]S5：切换到下一条未进行粗略替换的路径，先根据静态时序分析得到的该路径延时裕量slack和该路径中已有固定状态单元的替换延时差Δdelay，估算更新该路径延时裕量slack，然后对该路径上所有非固定状态的VDDH单元按其对应的替换灵敏度sensitivity由高到低的顺序排序；
[0014]S6：按替换灵敏度sensitivity由高到低的顺序依次将该路径上非固定状态的VDDH单元替换为VDDL单元，每次单元替换后根据该单元的替换延时差Δdelay继续估算更新该路径延时裕量slack，如果该路径延时裕量slack估算值为正，则继续下一个VDDH单元的替换，如果该路径延时裕量slack估算值为负，则取消本次VDDH单元替换，并结束该路径的粗略替换，完成该路径粗略替换后将该路径中所有非固定状态的单元标记为固定状态；
[0015]S7：基于是否还有未进行粗略替换的路径的判断，若是，则进入步骤S6；若否，则目标芯片的单元粗略替换完成，输出粗略门级网表，同时将目标芯片中所有单元恢复为非固定状态。
[0016]进一步的，所述基于灵敏度的单元粗略替换步骤S3中的延时delay(VDDL)、功耗power(VDDL)、替换延时差Δdelay，替换功耗差Δpower、替换灵敏度sensitivity的计算公式如下：
[0017][0018][0019]Δdelay＝delay(VDDL)
‑
delay(VDDH)
[0020]Δpower＝|power(VDDL)
‑
power(VDDH)|
[0021][0022]其中，α为比例因子，由仿真拟合得到；VDDH为高压电源电压值；VDDL为低压电源电压值；VTH为双轨标准单元库中晶体管的阈值电压，从工艺厂提供的晶体管仿真模型或仿真得到。
[0023]进一步的，所述基于路径单元分类的单元精细调整包含如下步骤：
[0024]第一步：任意选择一条未进行精细调整的路径，使用静态时序分析工具对该路径进行时序分析，得到该路径的延时裕量准确值；
[0025]第二步：若该路径的延时裕量准确值小于0，则为时序违规路径，对其执行A类替换策略；若该路径的延时裕量准确值大于0，则为时序合规路径，对其执行B类替换策略；
[0026]第三步：完成该路径精细调整后将该路径中的所有单元标记为固定状态，后续不再对固定单元进行替换操作；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向双轨标准单元库的电压分配方法，其特征在于，对目标芯片中各路径上的各双轨标准单元先进行基于灵敏度的单元粗略替换，得到每条路径延时裕量的估算值都为最小正值的目标芯片，再对目标芯片进行基于路径单元分类的单元精细调整，消除粗略替换时延时裕量粗略估算造成的误差，得到每条路径延时裕量准确值都为最小正值的目标芯片，同时实现最大程度的降低电路功耗。2.根据权利要求1所述的一种面向双轨标准单元库的电压分配方法，其特征在于，所述双轨标准单元库由VDDH标准单元和VDDL标准单元构成，VDDH标准单元和VDDL标准单元共同连接同一组高低压电源线，所述VDDH标准单元内部PMOS源端和衬底端连接高压电源线取电，低电压电源线悬空，所述VDDL标准单元内部PMOS源端连接低压电源线取电，衬底端连接高压电源线取电。3.根据权利要求2所述的一种面向双轨标准单元库的电压分配方法，其特征在于，执行基于灵敏度的单元粗略替换包含如下步骤：S1：使用VDDH标准单元进行逻辑综合，得到一个全VDDH单元的目标芯片，并生成全VDDH单元的门级网表，进而对目标芯片进行后端布局布线；S2：对全VDDH单元的目标芯片进行静态时序分析，得到目标芯片中所有路径的延时裕量slack、以及每个VDDH单元的延时delay(VDDH)和功耗power(VDDH)；S3：计算每个VDDH单元替换为相应的VDDL单元后的延时delay(VDDL)和功耗power(VDDL)，进而计算每个单元的替换延时差Δdelay，替换功耗差Δpower和替换灵敏度sensitivity；S4：基于全VDDH单元的目标芯片任意选择一条路径，先对该路径上的所有VDDH单元按其对应的替换灵敏度sensitivity由高到低的顺序排序；然后按顺序依次将该路径上的VDDH单元替换为VDDL单元，每次单元替换后再根据静态时序分析得到该路径延时裕量slack和该单元的替换延时差Δdelay，对该路径延时裕量slack进行估算更新，如果更新后该路径延时裕量slack估算值为正，则继续下一个VDDH单元的替换；如果更新后该路径延时裕量slack估算值为负，则取消本次VDDH单元替换，并结束该路径的粗略替换，结束该路径粗略替换后将该路径中的所有单元标记为固定状态；S5：切换到下一条未进行粗略替换的路径，先根据静态时序分析得到的该路径延时裕量slack和该路径中已有固定状态单元的替换延时差Δdelay，估算更新该路径延时裕量slack，然后对该路径上所有非固定状态的VDDH单元按其对应的替换灵敏度sensitivity由高到低的顺序排序；S6：按替换灵敏度sensitivity由高到低的顺序依次将该路径上非固定状态的VDDH单元替换为VDDL单元，每次单元替换后根据该单元的替换延时差Δdelay继续估算更新该路径延时裕量slack，如果该路径延时裕量slack估算值为正，则继续下一个VDDH单元的替换，如果该路径延时裕量slack估算值为负，则取消本次VDDH单元替换，并结束该路径的粗略替换，完成该路径粗略替换后将该路径中所有非固定状态的单元标记为固定状态；S7：基于是否还有未进行粗略替换的路径的判断，若是，则进入步骤S6；若否，则目标芯片的单元粗略替换完成，输出粗略门级网表，同时将目标芯片中所有单元恢复为非固定状态。4.根据权利要求3所述的一种面向双轨标准单元库的电压分配方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，顾东志，
申请(专利权)人：南京美辰微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：