ic后端学习笔记-floorplan

本文主要是介绍ic后端学习笔记-floorplan，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

floorplan基础

什么是floorplan

为什么要floorplan

floorplan所需文件

floorplan的内容

创建芯片面积

放置hard macros

分配端口区域

添加特殊物理单元

创建placement及routing的blockages/halo

创建groups和regions（可选）

PG（电源/地）预布线

什么是好的floorplan

floorplan基础

什么是floorplan

floorplan是布图规划，规划包括定义芯片的大小，定义芯片内各种模块、hard macros（硬核。比如RAM，ROM及其他IP模块等）、IO等的大小和位置，有时候还需要提前定义一些placement blockages，groups/regions等等，是后端设计的第一步，也是后续所有P&R工作的基础。

floorplan与placement的区别是：floorplan规划的是抽象的module，需要摆放的东西较少，这些大块的东西摆好之后实际相当于给芯片划好片了，floorplan完成之后才可以进行placement，placement放的是具体的standard cells（标准逻辑单元）以及blocks，需要摆放的单元数目巨大，一般交给工具自动做。

为什么要floorplan

floorpan的合理性直接关系到芯片的时序收敛、布线通畅、电源稳定及良品率。
一个好的floorplan和一个差的floorplan在时序上差别甚大，floorplan的目的是在保证布线畅通的同时尽量缩短走线的长度（缩小互连线的延时），需要设计者对逻辑设计及其功能有一定了解，如各个模块间的连接关系、数据通路结构等
floorplan做的好，能够明显减小迭代次数，加快时序的signoff，以及PV方面的DRC,LVS的signoff工作。

floorplan所需文件

netlist
lef文件：包括tech lef&cell lef
mmmc（多模式多端角文件）：sdc&lib&qrc

floorplan的内容

创建芯片面积。
放置hard macros。
分配端口区域。
添加特殊物理单元。
创建placement及routing的blockages/halo。
创建groups和regions（可选）。
PG（电源/地）预布线。

后面将分别介绍以上部分摆放时的注意事项。

创建芯片面积

initial chip area。根据芯片的功能及模块的大小，估计芯片的尺寸。这通常是一个粗略的估计，经过几轮迭代后，芯片的大小将被最终固定下来。

放置hard macros

大多摆放在core boundary（核心边缘）的附近->减少信号传输延迟，降低功耗，节省面积。
在hard macros与芯片边缘之间留一些空间->后期优化方便插buffer/inverter。
hard macro的pin脚要朝向core->方便绕线。
特殊IP比如pcie/PLL有特殊的摆放规则。比如pcie通常涉及高速数据传输，要避免将其放置在可能干扰其关键信号的区域；PLL对外部干扰敏感，要避免将其放置在可能受到干扰的区域，如高功耗区域或较强的EMI（电磁干扰）源附近。
将相同的module macro放在一起。

分配端口区域

通常，IO引脚应该位于芯片的边缘，以便与外部系统连接。
将芯片的边缘区域划分为专门的IO区域，用于放置所有的输入输出引脚。这样做可以方便后续布线和封装。

添加特殊物理单元

包括：

endcap cell（boundary cell）。确保block或者hard周围是封闭的，缓解边缘效应带来的布局和电性能影响。

well-tap cell。预防闩锁效应。CMOS闩锁效应及版图解决办法_哔哩哔哩_bilibili
spare cell。方便postMask ECO，不需要修改base layer，只需要修改metal layer即可实现逻辑关系修改。

创建placement及routing的blockages/halo

为了避免congestion（拥堵）或不好的IR drop导致DRC，定义一些blockage约束：

placement blockage/halo：约束工具对cell的摆放
routing blockage：约束绕线

有四种placemnet blockages：

hard：Hard pblk（placement blockage）区域是tool不论在任何阶段都不能放cell进来，最终出来的database一定是没有任何cell在hard pblk里的，除非user手动加。
soft：tool在摆放阶段时候不能放cell进来，但是后续的legalization和optimization就可以放进来了（only place buffer&inverter）。
partial：可以摆放，但是要约束在一定的密度下。就是tool可以摆进来一定数量的cell，其面积不能超过partial pblk所规定的百分比。
macro only：不能摆放macro。

placement blockage与halo的区别：

还有一种很像placement blockage的概念，叫做halo，或者keep out margin。它不是加在floorplan上的，而是加在特定instance上的。比如我给一个macro加了一个宽度1um的halo，它的作用其实也等效于加宽度1um的pblk。但是halo是加载instance上的，意思是如果我们移动了instance，其halo也会跟着一起移动，永远保证它周围1um范围不会有cell。而pblk不一样，instance动的话和pblk没关系。Halo能帮我们方便地处理某些情况，比如我们不希望某一类cell靠在一起，就可以给这类cell左右两边加halo。
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创建groups和regions（可选）

指的是创建布局约束。布局约束是对标准cell或module的位置约束，PR工具允许我们将一定的单元约束到特定的区域内。布局约束有四种，分别为soft guide，guide，region，fence。四种约束能力由弱变强。

guide（向导约束）：可进可出。被指定的单元可以放在guide内，也允许放在guide外（可出）；其他不属于该模块的单元允许进入guide（可进）。
region（区域约束）：可进不可出。被指定的单元只能防在region内，不可以放在region外（不可出）；其他不属于该模块的单元允许进入region（可进）。
fence（限制约束）：不可进不可出。被指定的单元只能放在fence内（不可出）；不属于该模块的单元不允许进入fence（不可进）。
soft guide（弱向导约束）：与guide类似，只不过不指定具体的位置。

上面的blockage/halo约束的是cell不能放在哪，这里的groups/regions约束的是cell要放在哪。