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基于四核LEON3处理器芯片的逻辑综合拓扑技术的研究与实现

梁倩  
【摘要】:随着集成电路技术的发展,电路的几何尺寸越来越小,综合设计的规模越来越大,互连线的延迟逐渐在关键路径中占据重要地位,支配着时序路径的延迟。传统综合过程中使用线负载模型计算互连线的延迟在现代工艺中的不准确性,使综合和后版图结果产生很大的差异。逻辑综合的拓扑技术,为提高自动布局布线前后芯片设计的结果一致性提供了一个良好的解决方案。同时,物理设计中的布线拥塞问题越来越突出,也需要对其做进一步的优化。针对以上问题,本文采用逻辑综合的拓扑技术得到优化的门级网表,并提出一种算法优化物理设计中的布线拥塞问题。在此基础上,实现了对四核LEON3处理器芯片(L4P芯片)的设计优化。首先,对L4P芯片采用逻辑综合拓扑技术进行了综合设计。逻辑综合的拓扑技术,通过在逻辑综合的过程中加入芯片的物理约束信息,精确计算互连线的延迟。经过数据准备,采用层次化的逻辑综合流程,对L4P芯片进行综合设计,并将综合结果与采用传统逻辑综合方法的结果进行对比分析。其次,提出了一种优化布线拥塞问题的算法——RCO算法。针对单核LEON3处理器芯片(LSP芯片)物理设计中出现的布线拥塞问题,在传统解决方案的基础上进行了改进和优化。通过对采用传统方法及RCO算法的布线拥塞修复效果进行对比分析,结果显示对于同样的拥塞区域,RCO算法分散的标准单元分布更均匀,不存在区域边缘拥塞现象。最后,实现了L4P芯片的物理设计。基于SMIC90nm 1P9M设计工艺,利用自动布局布线工具IC Compiler,采用层次化的物理设计流程,对L4P芯片进行物理设计。与采用传统逻辑综合方法的综合及布局布线结果相比,本文的设计结果在时序、面积、功耗方面都产生了优化,表明逻辑综合拓扑技术及RCO算法在提高综合和后版图之间的结果一致性方面效果显著。本文将逻辑综合拓扑技术及创新的RCO算法应用于实际项目L4P芯片设计中,优化了芯片设计结果。本文的研究在多核芯片物理设计的研究及应用中具有较高参考意义。


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