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能否用Synopsys或cadence公司的单元库制作工具,生成亚阈值标准单元库?

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
如题,最近老板想做亚阈值低功耗数字电路,好像目前还没有厂商提供亚阈值数字标准单元库,于是老板打算让我去用hspice 以及自己写脚本,提取标准单元低电压下的时序功耗信息,按照lib文件的格式,制作亚阈值库 (可能是一系列,比如0.3v的库 0.4v的库),感觉太有难度了。

我在论坛上了解了一下,发现Cadence 公司的ELC 和 synopsys 的NCX, siliconsmart 等工具可以对标准单元库进行 re-characterization,
现有两个问题:
(1) 这些工具可以在 任何电压 任何温度 任何工艺角 进行re-characterization 吗 ?

(2) 考虑到 CMOS电路亚阈值区对PVT波动非常敏感,也就是亚阈值标准单元延时对PVT波动很敏感,那么重新做出来单元库延时功耗信息的参考意义大不大? 或者有没有其它方法,对PVT波动进行建模,以期更好的预测电路的延时和功耗?
请教有相关经验的大神,小弟万分感谢

很新的课题, 利用sub-threshold也算是lowpower到极点了,
建议你有比较好的spice基础和仿真技巧, ncx/siliconsmart这些都是调用仿真工具来填表而已,
真正好不好还是hspice 软件说了算

再补充一个问题:
(3)Technology Library 和 physical library 都需要重新re-characterization吗? 还是只需要对 Technology Library 做?
自顶一下,希望大神现身

感谢小编回复,小弟没用过NCX之类的 characterization tool, 目前大概了解了一下 库的原理以及格式,其实就是利用spice仿真,对input transition time 和 output capacitance 进行sweep, 捕捉延时功耗信息,然后填写进 lookup table(NLDM模型), 对于CCS模型而言是填写一系列的电流点。
小弟有一点不太清楚,就是关于 spice 仿真的激励源或者说 testbench 该如何去写,如果只有几个单元还好说,问题是一个标准单元库通常有上百种单元,不同种类的单元功能不一样,那么spice 测试激励也就不一样,难道每个单元都要自己手工去写激励吗? 那这么搞到什么时候了
我想知道NCX 之类的tool 是不是已经都把所有不同类的标准单元的测试激励都已经写好了,而NCX的用户只需要在测试激励的基础上填写一些参数就行了?

自顶一下,求NCX大神现身

不管哪个tool,用的激励无非就是linear/pwl/active driver waveform/synopsys ccs waveform (linear+exponential 组合)
1)Linear 不需要你指定
2)PWL 可能需要你指定
3)active driver,你指定个cell就可以
4)synopsys ccs wavefrom 可以允许调整linear和exponential的比例关系,得到不同的激励波形。
关键是你要怎么设置7*7表格中的transition和load的值,感觉这个比较难。

这个早就有了,90nm下都有LVT的库

LVT和sub-threshold应该不是一回事吧?

使用工具做这种单元库可行,不过低功耗要这么实现吗,就个人愚见,leakage结果会很大,整体功耗可能会比原来还差?
就单元库的低功耗方面,比较主流的是高阈值器件库,也是降低leakage,也有pmk库,提供powerdown的单元。

多谢大神指导,我去看了一下NCX的user guide, 大概了解了下其流程
index的选择确实是个挑战,按照我的我的理解, 以input_transition_time为例
要先确定电路节点中最大的 transition time 和 最小的 transition time,index 的选择点要在二者之间
而在不同的supply voltage下的transition time 区别很大,所以index也不同。
目前打算先确定制作那个supply voltage 的库, 然后在这个supply voltage下 用spice 仿真一下几个单元,试着找到transition time 的最大值和最小值,然后确定index



亚阈值电路,指的是电路的 supply voltage 在 threshold voltage之下,电路是通过亚阈值电流充放电而工作的,当然速度很慢,但功耗超低。这跟LVT HVT不一样的概念

的确,亚阈值区漏功耗甚至会超过动态功耗,所以亚阈值电路在阈值电压附近会有一个能效(Energy / per cycle,跟功耗概念不一样)最优点,亚阈值电路主要面向超低功耗应用,一般都以能效衡量。这跟其它低功耗方法的应用场景不太一样
我们想要做的就是制作低电压下的时序功耗模型,提供给前段设计人员,前段设计人员利用这些时序功耗信息探索设计架构对能效最优点的影响,以及预测出能效最优点下的工作性能,能量消耗特性

我是不知道你们的单元库中的单元功能如何实现哈。个人愚见,如果类似于普通标准单元所构成的上下拉网络,那商业工具可以实现单元的特征化。如果不是,可能需要你们自己开发出一套仿真/抽取工具。商业制作工具有的连动态单元这种稍微特殊一点的结构都很难完成。

是的,我们就是打算在现有标准单元库的基础上,提取低电压下的时序功耗信息,现有CMOS标准单元库的spice网表,model都有,只是改变下PVT条件做re-characterization 而已,如果这些工具可以做就太好了,不用我们重新去搞了,目前正在看ncx 的user guide 。

受教了,很有创造性啊,实现的难度相当高,稳定性更难控制。

只需要对technology library进行重新特征化,物理库不需要,因为电压的重新特征化,其物理库并没有改变。只有在对单元电路版图进行了改动才会需要对物理库重新生成。

比特币啊

求大神指教

目前准备针对亚阈值对标准单元库的单元进行重新设计,包括电压的选择,单元种类的选择,尺寸设计及部分复杂单元结构的重新设计,这样就需要对时序和物理信息都要重新提取,感觉工作量有点大。
之前用过ncx的重新特征化,感觉其测试向量或叫激励有点复杂,如果是个比较特殊的单元,但是对一般的单元可以从现有的库中抽取出来模板。还有一个是liberate,用这个完成了C单元(是真的很特别)的特征化,一般的单元貌似可以不用写激励,会自己生成,C单元测试激励自己试着给的,抽取出来了数据,可就是没得到验证,不知道如何。

非得感谢!

如题,最近老板想做亚阈值低功耗数字电路,好像目前还没有厂商提供亚阈值数字标准单元库,于是老板打算让我去用hspice 以及自己写脚本,提取标准单元低电压下的时序功耗信息,按照lib文件的格式,制作亚阈值库 (可能是一系列,比如0.3v的库 0.4v的库),感觉太有难度了。

我在论坛上了解了一下,发现Cadence 公司的ELC 和 synopsys 的NCX, siliconsmart 等工具可以对标准单元库进行 re-characterization,
现有两个问题:
(1) 这些工具可以在 任何电压 任何温度 任何工艺角 进行re-characterization 吗 ?

(2) 考虑到 CMOS电路亚阈值区对PVT波动非常敏感,也就是亚阈值标准单元延时对PVT波动很敏感,那么重新做出来单元库延时功耗信息的参考意义大不大? 或者有没有其它方法,对PVT波动进行建模,以期更好的预测电路的延时和功耗?
请教有相关经验的大神,小弟万分感谢

很新的课题, 利用sub-threshold也算是lowpower到极点了,
建议你有比较好的spice基础和仿真技巧, ncx/siliconsmart这些都是调用仿真工具来填表而已,
真正好不好还是hspice 软件说了算

再补充一个问题:
(3)Technology Library 和 physical library 都需要重新re-characterization吗? 还是只需要对 Technology Library 做?
自顶一下,希望大神现身

感谢小编回复,小弟没用过NCX之类的 characterization tool, 目前大概了解了一下 库的原理以及格式,其实就是利用spice仿真,对input transition time 和 output capacitance 进行sweep, 捕捉延时功耗信息,然后填写进 lookup table(NLDM模型), 对于CCS模型而言是填写一系列的电流点。
小弟有一点不太清楚,就是关于 spice 仿真的激励源或者说 testbench 该如何去写,如果只有几个单元还好说,问题是一个标准单元库通常有上百种单元,不同种类的单元功能不一样,那么spice 测试激励也就不一样,难道每个单元都要自己手工去写激励吗? 那这么搞到什么时候了
我想知道NCX 之类的tool 是不是已经都把所有不同类的标准单元的测试激励都已经写好了,而NCX的用户只需要在测试激励的基础上填写一些参数就行了?

自顶一下,求NCX大神现身

不管哪个tool,用的激励无非就是linear/pwl/active driver waveform/synopsys ccs waveform (linear+exponential 组合)
1)Linear 不需要你指定
2)PWL 可能需要你指定
3)active driver,你指定个cell就可以
4)synopsys ccs wavefrom 可以允许调整linear和exponential的比例关系,得到不同的激励波形。
关键是你要怎么设置7*7表格中的transition和load的值,感觉这个比较难。

这个早就有了,90nm下都有LVT的库

LVT和sub-threshold应该不是一回事吧?

使用工具做这种单元库可行,不过低功耗要这么实现吗,就个人愚见,leakage结果会很大,整体功耗可能会比原来还差?
就单元库的低功耗方面,比较主流的是高阈值器件库,也是降低leakage,也有pmk库,提供powerdown的单元。

多谢大神指导,我去看了一下NCX的user guide, 大概了解了下其流程
index的选择确实是个挑战,按照我的我的理解, 以input_transition_time为例
要先确定电路节点中最大的 transition time 和 最小的 transition time,index 的选择点要在二者之间
而在不同的supply voltage下的transition time 区别很大,所以index也不同。
目前打算先确定制作那个supply voltage 的库, 然后在这个supply voltage下 用spice 仿真一下几个单元,试着找到transition time 的最大值和最小值,然后确定index

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