芯片后端的APR是指什么?

APR,代表自动布局与布线(Auto Placement & Route) ,已经成为芯片后端设计的重要部分 。在当今EDA(电子设计自动化)工具高度发展的背景下,手动摆放单元格并绘制连线已经变得不切实际。因此,利用自动化工具进行芯片设计已成为必要。芯片后端已渐渐被APR这一称呼代替了。

APR的过程主要包括四个步骤:布局规划(Floorplan)、单元摆放(Placement)、时钟树综合(CTS,Clock Tree Synthesis)和绕线(Route)。这些步骤共同构成了芯片物理设计的核心。

布局规划(Floorplan)

布局规划是设计过程的初步阶段,涉及对芯片的基本构架进行规划,如确定芯片的面积、核心区域和边界尺寸、输入/输出位置和大型IP模块的摆放位置。此阶段还可能包括电源规划,确保电源和地线(PG)的布局合理,保障芯片的电压域正常运作。布局规划对后续芯片性能有深远影响。

单元摆放(Placement)

接下来是单元摆放阶段,主要关注标准单元的布局。此时,设计中的所有单元格初始状态都堆叠在一起。任务是将这些单元格适当分散,避免重叠和其他布局问题,同时考虑到单元间的连接需求、避免过高的密度导致拥堵以及保证电源供应等多方面因素。

时钟树综合(CTS)

在设计中,时序逻辑器件(如触发器和锁存器)需要接收时钟信号。CTS阶段的目标是构建一个高效的时钟网络,确保时钟信号均匀分布至每个时序逻辑器件,最小化时钟偏差。这可能涉及插入缓冲器和反相器等,以优化时钟传输。

绕线(Route)

绕线阶段专注于连接单元间的信号线,既要考虑避免电气问题(如开路和短路),又要满足时序和功耗等性能要求。随着芯片设计日趋复杂,绕线层数可能达到十几层。EDA工具在此阶段发挥关键作用,借助先进算法实现优化的布线结果。

完成绕线后,还需要进行填充操作以优化布局,然后交由签核流程(Signoff)审核。

简而言之,APR是芯片后端设计中不可或缺的一部分,它利用自动化工具完成从布局规划到绕线的整个过程,确保设计满足功能安全和性能要求。随着技术的进步,APR的作用和重要性只会增加,为现代芯片设计提供了强大的支持。

希望这篇文章能够帮助大家更好地理解APR的关键角色和工作流程。

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