老驴学PR | Floorplan 之一

老驴有个文史素养极高的朋友，偶尔会写一些让人起鸡皮疙瘩的东西，有次酒后老驴问他为什么不写个小说卖钱，说不定还能成为大IP 就发达了，此兄说他没有谋篇布局的能力，无法做到草蛇灰线埋伏千里。自此之后，老驴多次揣摩过『布局』这词儿，确实是个大词。在数字后端，布局也是，一切的成败都起始于布局也决定于布局，同一个设计在两个不同水平的秃硅农手里，做出的结果可能天差地别。

概述

数字后端的布局包括：

• ROW creation: 要确保所有类型cell 的ROW 都被正确创建，要确保所有该长ROW 的地方都有ROW 所有不该长ROW 的地方不要长，保持正确的前凸后翘。
• I/O PAD placement: 信号PAD 的位置由前端设计人员决定，根据设计的要求把PAD 摆放在相应位置，在后端设计中除了信号PAD 还必须加上POWER PAD, 具体的数量根据工艺、设计需求及IO 库提供的user guide 来确定。
• bump assignment<这是个啥？>: 给特定的PAD 粘一个Bump, 用于flip chip: Flip chip is a methodology for placing I/O bumps and driver cells over the entire chip area in either a boundary (peripheral I/O) or core (area I/O) configuration.
• bus planning, 根据逻辑链接关系，排布总线。
• macro planning, 根据逻辑链接关系及其物理形状，将其摆放到恰当的位置。
• power planning, 编织供电网络。
• 其他。。。。

面积估算

布局第一步要确定形状及大小，如果没有特别需求形状就弄个矩形，不要为了好看找不自在。Floorplan 两个重要参数是Aspect Ratio 跟Core Utilization, 在Genus 中predict floorplan 做一个简单的floorplan 时只要约束这两个值即可，工具根据第一个值决定形状，根据第二个值预估大小。

芯片面积大小由设计决定，对于不同的设计，有两种情形：

• core limited: 芯片面积由core 的逻辑决定，通常die size 估算方式为：

• IO limited: 芯片面积决定于I/O 个数，I/O 太多必须做得足够大才可以，此时面积用每个边要放置的I/O 个数来确定。

Macro 摆放

在整体形状跟大小确定了之后，最重要的就是把macro 摆好：

• Using FLY line: Macro 的摆放在版图设计中至关重要，每一个细节都会影响后续的PPA，在摆放Macro 之前，可借助tools>schematic viewer 分析整体的架构及各个macro 之间的连接关系，也可在GUI 中根据飞线来分析连接关系。

• Port communication: Macro 尽量摆放在靠近相应输入输出口（I/O port）的位置。一般来说对于大型Macro，他们不仅仅需要与芯片内部的其他Macro或者标准单元进行数据交换，还需要与芯片外部的器件进行通信。比如，锁相环单元需要接收外部晶振信号，存储单元需要接收外部地址等。这种数据交换就是靠I/O port进行的，因此摆放在离相应的数据端口附近，有利于减少互联线长度，减少线上延迟，并节约布线资源。
• Macro grouping: 同一个module 的Macro 最好放在一起，如果存在两个module 有公用的Macro 需要把这些Macro 放置在两个module 之间。
• Spacing between two macros: Macro 与Macro 之间要留有一定空隙，给予布线资源。特别是在Macro 的间隙有端口的时候更是如此，设计者可以通过相邻Marco边界上端口的多少来决定留有多大的间隙比较合适。在使用EDA 软件的Floorplan设计时，同样可以给Macro加上halo 来控制Macro 与Macro 之间的距离。halo 分为placement halo 和routing halo，可以分别阻止在有halo 区域放置其他单元或者绕线，类似于blockage。但是halo 并不独立存在，而是依附于Macro 周围，可随Macro 移动。所以它是专门用来控制Macro 和其他单元之间距离的一种物理约束。对于block 之间的缝隙全部用soft blockage 填满，千万不要留洞洞。Macro 到core 边界留出一定距离用于优化时插入buf，改善时序，减小transition violations ，减少antenna violations。

• Macros Alignment: Macro的pin 尽可能朝向中间的近似方形的区域，这样可以减少绕线长度，当Macro 之间有互联，可以把相应Macro 头对头摆放，尽可能不要对Macro进行翻转，Macro 是否可以翻转，可通过其LEF 确定。
• Others: 通常大的Macro摆放尽量贴近版图的边缘和角落，这样有利用空间利用, 合理设置Macro 摆放的角度。在考量Macro摆放角度时，不仅仅考虑空间摆放的因素，还要根据端口的连接关系与互连模块的位置来决定。在实际设计时，不仅要根据端口与标准单元之间的连接关系，还要考虑Macro与Macro之间的互连关系进行综合判断。

说一千道一万，布局是个技术活，但是自从有了mix placer 之后，强烈建议，在人肉之前先让工具刷一遍，关于mix placer 的文章可回顾《新技术 | Mixed placement flow 开篇》《新技术 | Innovus mixed placement 几种flow》《新技术 | Innovus Mixed Placer》《新技术 | Innovus Mixed Placer》。

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