专栏首页陌上风骑驴看ICSTA | Advanced Waveform Propagation

STA | Advanced Waveform Propagation

是用户需求推动着算力前进,还是算力的跃进拉着用户往前扑腾?半导体工艺的进步带来了诸多好处,但任何好处都是明码标价的,比如Delay 计算,除了要全盘接受先进工艺偏差的各种号称更精确的复杂模型之外,还需要考虑信号真实的波形也就是Waveform. 关于工艺偏差可回顾《STA | 哐!一文打尽 SOCV / POCV》《STA | SOCV: Transition Variation》,今天码Advanced Waveform Propagation, 提纲:

  • 新工艺新效应;
  • 传统Cell Delay 计算的不足;
  • 新计算模型;
  • 新计算模型对library 的要求。

新工艺新效应


长尾效应:一方面由于工艺尺寸缩小,metal 电阻增加导致长尾效应显著增强;另一方面管子的阈值电压并未同工作电压等比例缩小,导致管子的翻转向『尾部』偏移,使得长尾效应对cell delay 的影响更加严重。

米勒效应:16nm 之后,随着管子尺寸减小,管子的米勒电容变大,米勒效应不容忽视。米勒效应既可以影响本级Cell Delay 又影响输出波形形状。

对本级Cell Delay 的影响:

  • Large receivers that are lightly loaded can inject a bump back to the interconnect through the Miller cap (similar to crosstalk);
  • Receiver acts as an aggressor driver even though there is no external crosstalk source.

对输出波形的影响:

  • Waveform is too distorted to be modeled by any pre-driver accurately;
  • Distortion is instance specific and cannot be modeled by characterization;
  • Representing this complex waveform with delay and slew is not accurate;

传统Cell Delay 计算的不足


传统Cell Delay 计算依赖输入transition 跟输出load, 如果输入transition <输入信号从工作电压的 30% 到70% 或70%到 30% 的翻转时间>跟输出load 相同,则Cell Delay 相同,但到了新工艺结点,由于如上所述的长尾效应和米勒效应会导致管子的响应波形发生扭曲,所以即便是输入transition 跟输出load 相同,实际的Cell Delay 也不同。

另一方面,传统Cell Delay 计算使用单一的归一化transition 值,并不考虑输入信号的波形,如下图所示,不同的输入波形,实际的输出响应是有差别的,如果在计算Cell Delay 时只考虑transition 而不考虑波形,得到的Cell Delay 势必失真,如果考虑一整条timing path 由于长尾效应和米勒效应,从第一级cell 起响应波形就会发生扭转,如果继续只用Transition 计算每级Cell Delay 失真就会逐级传递,整条Path Delay 就会严重失真。

新计算模型


为了弥补传统Cell Delay 计算模型的不足,Innovus 引入了两种新的计算模型:

  • Equivalent WaveForm Model
  • Waveform Propagation

Equivalent WaveForm Model (EWM): 根据输入信号的波形计算输出响应,将波形对Cell Delay 的影响,叠加到该cell 驱动的net 上,其特点是:

  • Real waveform tail impact on the next stage is predicted and added to the current wire delay.
  • The receiver cell is assumed to be the driver lumped load.

Waveform Propagation: 根据输入信号的波形计算输出响应及本级Cell Delay, 并将波形信息依次传递,其特点是:

  • Real waveforms are stored and used as input for the next stage. The input waveform tail impact is used at the appropriate point.
  • Unlike EWM-Only, the waveform propagation computes accurate impact of the tail as it uses distributed parasitics of wires.

Waveform Propagation 只适用于post-route 的timing 分析,对于pre-route 的STA 即便是enable 了Waveform Propagation, Cell Delay 的计算也只用EWM-only.

新计算模型对library 的要求


如果要做Advanced Waveform Propagation 需要lib 里有waveform 信息,在lib 里定义在normalized_driver_waveform 中,该表格有两个index.

  • index_1: 输入net 的transition;
  • index_2: 工作电压的百分比;
  • vaule: the time when the voltage reaches the index_2 value.

此外,传统CCS 的2-piece 跟3-piece 的pin cap 模型都不能足够精确的模拟米勒效应,在先进工艺结点需要N-piece 的pin cap 模型,如ECSM 的8-piece. 所谓的piece 指电压值,传统工艺只抽两个或三个电压点的pin 电容,现在抽8个,分别是:

  • fall transition: 90% 70% 50% 40% 30% 20% 10% and 0.01% of VDD.
  • rise transitions: 10% 30% 50% 60% 70% 80% 90% and 99.99% of VDD.

相对于工艺偏差,waveform propagation 对于用户而言要简单得多,只需知道是什么为什么即可,至于计算公式同样是个问不到的东西。工程上的东西不同于科学,科学是在三维人类认知范围内万物背后的运行规律,而工程是生产实践反馈的经验总结,而经验这东西一定是随时可变的,墨守陈规除了显得迂腐之外,还蠢!所以做工程的农们,要时刻保持与时俱进,方能不贻笑大方!


驴说IC

本文分享自微信公众号 - 陌上风骑驴看IC(MoShangFengQiLv),作者:陌上风骑驴

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2020-07-04

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

  • 【第七章 配置STA环境 上】静态时序分析圣经翻译计划

    大部分数字设计是同步的,从前一个时钟周期计算出的数据在时钟有效沿上被锁存在触发器中。请考虑图7-1所示的典型同步设计,假定待分析设计(DUA)会与其它同步设计交...

    空白的贝塔
  • 【第八章 时序检查 下】静态时序分析圣经翻译计划

    在本节中,我们将介绍发起和捕获时钟的不同情况,并分别说明如何执行建立时间和保持时间检查。图8-28为所举例子的示意图:

    空白的贝塔
  • 《数字集成电路静态时序分析基础》笔记⑥

    通过set_clock_uncertainty设定悲观条件,收紧约束,例如下图中设定建立时间和保持时间

    空白的贝塔
  • Pulse-latch approach reduces dynamic power

    大家都在讨论Latch的缺点,比如时序分析中存在borrow time的问题,如何在数字电路设计时避免产生latch。然而,在一些大公司,也时常可以见到用lat...

    ExASIC
  • 【第七章 配置STA环境 下】静态时序分析圣经翻译计划

    STA中两个常用的设计规则是最大过渡时间-max_transition和最大电容-max_capacitance。这些规则将会检查设计中的所有端口和引脚是否满足...

    空白的贝塔
  • 论 STA | STA之AOCV

    今儿接着《绿蚁新醅酒,红泥小火炉:STA之OCV》来聊AOCV,AOCV全称:Advanced OCV,T家叫SBOCV,总是忍不住联想到傻逼OCV,实际上是:...

    老秃胖驴
  • 高效、可扩展的神经残差波形编码与协同量化(Multimedia)

    神经语音编解码器需要可扩展性和效率,它支持各种设备上应用程序的广泛比特率。我们提出了一种协同量化(CQ)方案来共同学习LPC系数的码本和相应的残数。协同量化并不...

    用户6869393
  • 【第十章 鲁棒性检查 中】静态时序分析圣经翻译计划

    当一个门控信号(gating signal)可以控制逻辑单元中时钟信号(clock signal)的路径时,将会执行时钟门控检查(clock gating ch...

    空白的贝塔
  • 【第十章 鲁棒性检查 下】静态时序分析圣经翻译计划

    到目前为止介绍的静态时序分析技术是确定性的,因为分析基于的是设计中所有时序弧的固定延迟。每个时序弧的延迟都是根据工作条件以及工艺和互连模型计算得出的,尽管可能存...

    空白的贝塔
  • 论STA | POCV/ SOCV 之分析

    对于LVF 的三种呈现形式,Innovus 跟Tempus 在single mode single corner (SMSC) 跟multi mode mult...

    老秃胖驴
  • STA | 哐!一文打尽 SOCV / POCV

    去年一年分了九次填了SOCV / POCV 这个大坑,整合到一起,方便查阅。关于设计余量跟各种Variation 模型《好文共赏 | 浅谈芯片设计——设计余量,...

    老秃胖驴
  • 低功耗 | Glitch Power 分析

    老驴发现『问题』地出现是有聚集效应的——某段时间突然间许多人都在关心Congestion 就像每个客户的每个Design 都被Congestion 阻挡住了前进...

    老秃胖驴
  • PatchmatchNet:一种高效multi-view stereo框架 (CVPR2021 Oral)

    来源丨https://zhuanlan.zhihu.com/p/354439127

    3D视觉工坊
  • cs230 深度学习 Lecture 2 编程作业: Logistic Regression with a Neural Network mindset

    杨熹
  • 【附录A SDC】静态时序分析圣经翻译计划

    SDC语法是基于TCL的格式,即所有命令都遵循TCL语法。一个SDC文件会在文件开头包含SDC版本号,其次是设计约束,注释(注释以字符#开始,并在行尾处结束)在...

    空白的贝塔
  • 在变量信息传递中实现主动推理:结果盲目的确定性寻求者

    主动推理是神经科学中最先进的框架,提供了一个统一的大脑功能理论。它也被提议作为人工智能中的一个规划框架。不幸的是,创建新模型所需的复杂数学知识--会阻碍主动推理...

    用户8436237
  • 关于Spring的事务Transactional,锁同步,并发线程Spring事务传播机制和数据库隔离级别

    Spring在TransactionDefinition接口中规定了7种类型的事务传播行为,它们规定了事务方法和事务方法发生嵌套调用时事务如何进行传播:

    一个会写诗的程序员
  • Spring相关面试题:谈一谈你对事务的理解?

    ​ A 有事务,B使用A的事务。(支持当前事务) ​ A没有事务,B创建新的。()

    ChinaManor
  • 一文看尽9篇语义分割最新论文(GPSNet/Graph-FCN/HMANet等)

    恰逢 2020年,本文再次更新近期值得关注的最新语义分割论文。这次分享的paper将同步推送到 github上,欢迎大家 star/fork(点击阅读原文,也可...

    Amusi

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券