IC產業常用術語:LEF? LIB? -小白筆記(2)

2023/07/16閱讀時間約 6 分鐘

看看小灰筆記本~

Macro/ Block/ Cell: 單元

這幾個詞會輪流混用出現,都在表達一個"單元"/"模塊"的概念,進行IC設計,可以利用已經預先設計好的一些單元(如前述所說的IP),這些單元有大有小,大單元裡面也是由一些更小的單元拼起來的,在講這些單元的時候就是用Macro/ Block/ Cell這幾個term,簡單理解他們就是相對關係上的Big/ Middle/ Small Box。


LEF: Library Exchange Format

是一種檔案格式,檔案裡面描述這個單元的物理屬性,包含大小、端口位置、各層定義、通孔定義等,簡單想成這個單元的外框,要跟別的單元能夠互相連接的那些訊息,至於裡面有什麼內容先不管。LEF包含的資訊大概可以這麼理解:A大樓建地200坪共10層樓高,一樓有5個出入口,五樓有保留天橋空間,頂樓有空中花園,B大樓建地200坪共15層樓高,一樓有8個出入口,同樣在五樓有保留天橋空間,頂樓有空中花園,兩棟地下室停車場完全相連共用。
前面有提到IC可以利用各種IP來拼,那在設計階段,有可能IC和IP是同時開發,要用到這些開發中的IP時,只要先提供出IP的LEF,就也可以開始進行IC level的開發。


DEF: Design Exchange Format

LEF是一個框先不管裡面的東西,DEF則是仔細描述整個單元裡面的設計信息,有多少數量的pin(接腳)、nets(線),相互連線關係、位置圖…等等;比如:A棟每層四戶兩部電梯,每戶格局是三房兩衛,B棟每層六戶兩部電梯,每戶格局兩房一衛,其餘細節族繁不及備載,就想像一下去看房子的那些介紹。


LIB: Liberty timing file

檔案內容描述這個單元的時序和功耗,那理解重點的話記住"LIB是描述時序的檔案"就可以了,如:delay time(input到output的時間)、transition time(訊號在改變過程(ex:0→1)中花的時間)、requirement of setup time(訊號到來之前要維持穩定的時間,才能保證訊號有被正確接收)、requirement of hold time(訊號進入之後要維持穩定的時間,才能保證往下一層傳是正確的)。
關於時序的概念中,最常提及的就是setup time、hold time,在時序分析中也會一直關注與強調,參考下方網站說明這兩個的意義,解釋得非常生動:https://m.xuite.net/blog/bcshih.tw/jobs/285630094


EM: Electromigration

電遷移,在高密度電流(也就是裡面有很多電子)流過接線(金屬線)時,電子撞擊使金屬原子移位,可能會在原處產生空位-金屬連接線斷線(open circuit),也可能都堆積在一起產生新的連線-金屬連接線之間短路(short circuit)。

https://www.synopsys.com/glossary/what-is-electromigration.html

https://www.synopsys.com/glossary/what-is-electromigration.html



IR Drop:

歐姆定律V=IR,IR drop就是voltage drop(壓降),但是大家都講IR drop;通常電流我們比喻為水流,就想像自來水廠從源頭供應水,流經巨大的地下管路,再分散到各區的中型管路,再到各家各戶的水管,水流越來越小,過程中也會遺失一些水;在設計IC時會預想一個理想電壓提供給IC,但經過層層線路抵達要運作的單元時,會損失一些電壓,所以要計算分析各種損失,使得IR drop可以控制在一個容許範圍。


CTS: Clock Tree Synthesis

意思是在IC裡面佈線時鐘網絡,就是把時鐘訊號連線拉到每個器件裡,才能告訴它何時該工作,常見的時鐘佈線方式如下圖,就像樹木那樣有大枝幹再分支到小枝幹,所以叫Clock Tree:

Article 'Flexible and Reconfigurable Mismatch-Tolerant Serial Clock Distribution Networks' in IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems; Author: Atanu Chattopadhyay, Zeljko Zilic

Article 'Flexible and Reconfigurable Mismatch-Tolerant Serial Clock Distribution Networks' in IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems; Author: Atanu Chattopadhyay, Zeljko Zilic

你的手機時間快我兩分鐘,他的又慢我三分鐘,約五點結果大家都照自己時間抵達;在IC裡面差之毫釐可是失之千里,所以CTS的目標就想成要讓大家的時間都盡量一致,想辦法保持時鐘訊號的完整性,且到各器件彼此之間的差異盡量小。


STA: Static Timing Analysis

對設計進行時序分析,檢查畫完的圖有沒有違規(timing violations),設計中每一條路徑的起點到終點,是否符合當初定義的限制條件(constraints),比如講好台北到台中只能小於兩小時,結果你偏偏要先去宜蘭再到台中,就不能這樣隨心所欲,或是一開始設定台北到台中只能十分鐘,連開飛機都開不到,起降時間就超過了,那就要回去改一下,放寬限制條件,類似這樣的概念。


MMMC: Multi-Mode, Multi-Corner

在時序分析裡,會設定不同條件(corner)-高低溫、晶圓製程中的變異參數、工作電壓的不穩定...,和不同模式(mode)-工作模式、待機模式、測試模式...,搭配組合成不同的分析視角(analysis view),叫做MMMC多模式多端角分析。


ECO: Engineering Changing Order

ECO會用在很多地方,在IC正在設計的過程中,強調的重點是手動變更去改設計,主要是因為後端工程師已經畫完layout了才說要改設計,那不可能從頭開始來過,就靠工程師去找出哪裡的邏輯需修改,去改netlist裡面的那一段,然後layout在對照著這一段修改;可能就想成頭髮剪壞燙壞染壞,不可能重新留長兩年後再來弄吧,就只能請設計師盡量改,或是說用蓋房子譬喻的話可能是都蓋完了外牆造型都處理好了,然後說陽台造型要改一下,前後門裝飾柱要倒圓角,那也不可能敲掉重蓋,只能想辦法修了。
字面看起來好像ECO不難理解,就工程變更嘛,其實系統廠也很常講ECO(或ECN),但實務上代表的含意有點不太一樣,系統廠裡確認改設計之後發ECO主要是為了變更物料,做改版紀錄外,也講清楚物料要怎麼改,舊料要直接全部丟掉還是可以用完再換新的。

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