硅虚拟模型辅助设计师做出工艺决策

随着业界迈向更小尺寸的半导体工艺,可供选择的工艺数量正在飞速增长。为了获得最佳的速度与功耗组合,我们需要对这些工艺进行精细调整,从而在90nm节点产生了许多工艺选项。

除了从许多代工艺(如0.15微米、0.13微米、90纳米)中选择一种用于生产外,今天的设计师还必须为他们的特定设计选择最合适的工艺选项,而且必须尽量在设计周期的早期做出这些选择。市面上供应的用于特定工艺的标准单元库、存储器和知识产权(IP)各不相同,使得决策过程进一步复杂化。

硅虚拟模型(SVM)正在成为解决工艺选择难题的基础。SVM能够捕获特定工艺的电气和物理特性,创建适合评估速度、功耗、面积和良品率的宏模型。虽然在解决详细的设计问题(如关键路径评估)时过于抽象,但当决定一种工艺是否适合特定设计时,SVM还是能提供有用的指导意见。VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="">

例如,假设我们知道在设计的目标频率下触发器之间允许的最大门数,这并不能保证设计的可行性,但可以排除选择低功耗工艺的可能性。SVM内在的高级抽象特性能为我们提供更深入的洞察结果,而它们通常被典型设计套件所包含的大量数据给淹没了。

用于某种工艺的SVM可以表示出标准单元库、存储器和IP模块的宏模型。在设计周期的早期就做出库、存储器和IP的选择能够极大地降低后期设计延迟的风险。如果不了解特定工艺有哪些可供选择的IP或者不能确定所选的IP是否能满足设计的高级约束,那么这些通常都会导致设计延迟。

在设计的早期阶段,我们还可以考虑就架构做出某些决策。例如,为了提高裸片良品率可以选择存储器冗余方案；为了获得最佳的速率与功耗组合需要比较不同的标准单元库；我们还可以考虑用现成IP替代定制设计。虽然随着设计的进展,这些决策可能需要做进一步调整,但SVM提供的预见性观点能够减少设计后期发生高代价修改的可能性。

业界正在开发利用SVM优点的商业化工具。除了Excel电子表格的有限功能外,这类工具还能提供工艺+库+IP的选择导航,从而允许开发者做出技术上和商业上的明智决策。这些工具允许高级设计汇编,能够在编写寄存器传输级(RTL)代码之前创建设计的逻辑和物理视图。

虽然这些早期的设计视图非常抽象,但它们能够为选择工艺、库和IP奠定基础。在设计过程中,通过重新审视这些高级表述,设计者可以在设计的所有部分完成之前看到具体的设计实现决策对整个设计的影响。

虽然半导体工艺、库、存储器和IP的选择变得越来越难,但新出现的工具将有助于减轻设计师的负担。

Bill Sommer是Giga Scale Integration公司首席技术官。

作者:Bill Sommer