一种集成电路标准单元高精度仿真系统的制作方法

专利检索2026-09-02  2


本发明涉及仿真系统,特别涉及一种集成电路标准单元高精度仿真系统。


背景技术:

1、std cell(标准单元)库是每个制程工艺下必不可少的基本构建单元,包含执行特定功能所需的逻辑门和互连,例如and门、or门、触发器等。针对不同工艺的std cell库设计需求不同,在工艺开发初期时,晶圆厂或ip制造提供商都需要一个设计团队来针对不同的工艺设计相应的std cell库。进入先进工艺后,随着工艺设计协同优化的兴起,更多的芯片设计者,不局限于使用通用std cell库,转而研究设计为提升soc性能的std cell库。包括芯片设计公司,晶圆厂以及ip制造提供商都在研究如何先进工艺下开发更加完善合适的std cell库,以期加快并有效的推进芯片设计流程。

2、std cell基本设计流程如下:(1)std cell原理图设计:人工创建标准设计单元,手动连线表征连接关系;(2)std cell前仿真验证:手动搭建仿真环境进行建模仿真;(3)std cell版图工作:手工绘制版图;(4)std cell后仿真验证:手动搭建仿真环境进行寄生电阻电容抽取以及仿真。

3、随着工艺的演进,std cell库可提供std cell的种类和数量在不断增加,一套22nm的std cell库提供超过1000颗不同种类的std cell。在工艺制程开发时,研发人员需要持续花费数个月时间在std cell设计任务中,来确保交付。而在进行工艺设计协同优化进程时,为了实现高级别性能功耗的优化,针对部分std cell的客制化及优化同样需要耗费大量的时间。

4、std cell的前仿真和后仿验证工作一般是使用hspice、spectre等仿真工具完成的。由于std cell功能各异,针对不同std cell仿真需要进行大量的手工配置才可进行,其中还存在仿真精度问题,仿真设置正确性等各种问题。

5、目前市面上还没有商用工具可以用来在foundation ip(集成电路标准单元)开发过程中建立std cell仿真环境。相应的工作大多需要人工进行,工作量巨大。而传统的人工设置方式也会引入不确定性造成数据的不准确,增加流片的风险。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种集成电路标准单元高精度仿真系统,以解决背景技术中的问题。

2、为解决上述技术问题,本发明提供了一种集成电路标准单元高精度仿真系统,包括:

3、网表解析模块,实现网表仿真文件信息的解析,方便获取包括标准单元名称,引脚信息,电源信息,mos管信息;

4、标准单元时序弧计算模块,计算标准单元的所有时序弧信息,计算得出每一个时序弧,即计算出要完成的所有仿真,以及标准单元各个引脚在每个时序弧仿真中的状态设置;

5、标准单元仿真表定义模块,用于自定义格式文件,记录各个标准单元仿真时的延迟表、功率表、建立时间和保持时间信息,在各种仿真中指定输入信号渡越时间、输出管脚电容值外界条件的设置;

6、标准单元输入波形生成模块,提供多种输入波形生成算法选择;

7、标准单元仿真模型库,包含各工艺仿真模型设置信息;

8、标准单元仿真系统主程序,包含不同仿真类型生成功能,拓展配置,实现优化。

9、在一种实施方式中,所述网表解析模块解析标准单元网表文件,取得标准单元引脚信息,分类输入、输出、电源引脚、衬底引脚;并对取得的标准单元判断是否为寄存器,或者为组合逻辑。

10、在一种实施方式中,所述标准单元时序弧计算模块进行时序弧计算,若标准单元为组合逻辑,则利用不同输入 0/1序列进行组合逻辑spice仿真,得到输出引脚的结果,并由不同输入和输出组合到一起,成为若干个该标准单元仿真的时序弧仿真结果;

11、若标准单元为时序逻辑电路类型,则在其时钟触发端灌入上升沿或者下降沿信号,并在上升下降沿之前,在满足充足的数据引脚建立时间的情况下灌入输入管脚激励,设置不同输入引脚状态组合;最后仿真输出的结果,进行汇总。

12、在一种实施方式中,所述标准单元输入波形生成模块用于拟合更为真实的信号波形;其中信号波形生成方式通过配置实现。

13、在一种实施方式中,所述生成方式包括分段线性函数,线性和指数函数拼接,多项式函数拟合,自定义生成函数。

14、在一种实施方式中,所述标准单元仿真表定义模块分为手动定义和自动定义,用户根据仿真设置,自定义具体输入渡越时间上限和输出电容上限的值;或者只定义表中的最大值和最小值,以及表拆分个数,自动生成仿真延迟条件设置表、功耗条件设置表的设置信息。

15、在一种实施方式中,所述标准单元仿真系统主程序根据不同仿真工艺角设置,选择对应的spice模型;根据时序弧计算结果,得出所有仿真向量仿真结果;根据标准单元仿真条件设置表中的定义,选取单个输入渡越时间的值作为仿真输入值,发送到输入波形生成模块中,在输入波形生成模块中,得到确定的分段线性波形用以仿真;通过仿真类型的定义,确定仿真测量点,主程序自动生成hspice仿真文件,然后主程序批量进行hspice仿真,得出标准单元仿真结果,最近进行结果汇总。

16、在一种实施方式中,所述网表解析模块和所述标准单元时序弧计算模块均用于python编写。

17、本发明提供的一种集成电路标准单元高精度仿真系统,自动完成std cell仿真环境的配置,仿真文件生成,仿真任务的进行,和仿真结果的汇总,耗时极短;并且能在短时间完成std cell的仿真工作,仿真环境搭建与仿真时间将极大缩短,仿真精度和仿真正确性将得到保障。



技术特征:

1.一种集成电路标准单元高精度仿真系统,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的集成电路标准单元高精度仿真系统,其特征在于,所述网表解析模块解析标准单元网表文件,取得标准单元引脚信息,分类输入、输出、电源引脚、衬底引脚;并对取得的标准单元判断是否为寄存器,或者为组合逻辑。

3.如权利要求1所述的集成电路标准单元高精度仿真系统,其特征在于,所述标准单元时序弧计算模块进行时序弧计算,若标准单元为组合逻辑,则利用不同输入 0/1序列进行组合逻辑spice仿真,得到输出引脚的结果,并由不同输入和输出组合到一起,成为若干个该标准单元仿真的时序弧仿真结果;

4.如权利要求1所述的集成电路标准单元高精度仿真系统,其特征在于,所述标准单元输入波形生成模块用于拟合更为真实的信号波形;其中信号波形生成方式通过配置实现。

5.如权利要求4所述的集成电路标准单元高精度仿真系统,其特征在于,所述生成方式包括分段线性函数,线性和指数函数拼接,多项式函数拟合,自定义生成函数。

6.如权利要求1所述的集成电路标准单元高精度仿真系统,其特征在于,所述标准单元仿真表定义模块分为手动定义和自动定义,用户根据仿真设置,自定义具体输入渡越时间上限和输出电容上限的值;或者只定义表中的最大值和最小值,以及表拆分个数,自动生成仿真延迟条件设置表、功耗条件设置表的设置信息。

7.如权利要求1所述的集成电路标准单元高精度仿真系统,其特征在于,所述标准单元仿真系统主程序根据不同仿真工艺角设置,选择对应的spice模型;根据时序弧计算结果,得出所有仿真向量仿真结果;根据标准单元仿真条件设置表中的定义,选取单个输入渡越时间的值作为仿真输入值,发送到输入波形生成模块中,在输入波形生成模块中,得到确定的分段线性波形用以仿真;通过仿真类型的定义,确定仿真测量点,主程序自动生成hspice仿真文件,然后主程序批量进行hspice仿真,得出标准单元仿真结果,最近进行结果汇总。

8.如权利要求1所述的集成电路标准单元高精度仿真系统,其特征在于,所述网表解析模块和所述标准单元时序弧计算模块均用于python编写。


技术总结
本发明公开一种集成电路标准单元高精度仿真系统,属于仿真系统领域,包括:网表解析模块,实现仿真网表文件信息的解析,方便获取各类信息;标准单元时序弧计算模块,计算标准单元的所有时序弧信息,计算得出每一个时序弧;标准单元仿真表定义模块,用于自定义格式文件,记录各个标准单元仿真时的表信息,在各种仿真中指定输入转换、输出上限外界条件的设置;标准单元输入波形生成模块,提供多种输入波形生成算法选择;标准单元仿真模型库,包含各工艺仿真模型设置信息;标准单元仿真系统主程序,包含不同仿真类型生成功能,拓展配置,实现优化。本发明在短时间完成标准单元的仿真工作,仿真环境搭建与仿真时间极大缩短,仿真精度和仿真正确性得到保障。

技术研发人员:王晨光,程俊,李晓慧,陈博宇
受保护的技术使用者:上海昇贻半导体科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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