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随着集成电路工艺技术的迅速发展,制造工艺向深亚微米和超深亚微米迈进。ASIC电路设计的规模越来越大且越来越复杂。使用已验证的标准单元库,是缩短设计周期,保证设计一次成功,降低芯片成本的关键。
近年,国内在深亚微米工艺方面也发展迅猛,基于国内0.5μm单晶三层金属N阱CMOS工艺技术的基础,我们完成了一套标准单元库的设计。该单元库可以支持主流的ASIC设计工具,利用库中的标准单元进行逻辑综合,逻辑仿真和版图的自动布局、布线。设计开发的单元库包括逻辑单元、触发器单元、复杂功能单元和输入和输出接口单元,其中标准单元270余种和输入输出单元30余种,此标准单元库的开发,对于进一步开发深亚微米标准单元库具有借鉴意义。本标准单元库的设计目标是以速度为优先进行优化,同时兼顾面积和功耗,论文的研究工作在以下面取得了进展:
1)研究了高速标准单元电路的设计实现和优化方法;采用基于关键路径的全局调整晶体管尺寸方法,通过同时调整关键路经上的多个单元尺寸,改善电路的延时功耗积。另外,通过在节点权重中引入延时、面积和功耗参数,在调整晶体管尺寸过程中实现了电路各项性能之间的折衷。
2)标准单元版图采用基于布线网格的设计方法;其中完成了布线网格的优化设计。版图优化策略为在扩散链及多晶硅线两正交方向上同时进行优化,获得紧凑的版图,版图不仅能在面积上得到优化,而且还改善其电路性能。
3)研究了电路参数提取激励波形的产生方法;利用逻辑约简和一维边沿搜索方法,完成单元电路逻辑参数提取的SPICE激励波形自动生成和逻辑参数提取。