與門陣列設(shè)計法相比,標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計法的布圖方式更加靈活,使得標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計可具有100%的連線布通率。
(2)芯片中沒有無用的單元和晶體管,所以面積利用率更高。
(3)可以與全定制設(shè)計方法相結(jié)合,在芯片中加人全定制設(shè)計功能塊,提高電路的性能。
標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計過程一般以原理圖做為設(shè)計開始,然后與電子設(shè)計自動化(EDA)開發(fā)商開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計工具相銜接。在支持標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計的EDA工具中,通常包括原理圖編輯功能,版圖編輯功能以及邏輯和時序模擬,在各種庫的支持下通過這些功能就能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)單元的設(shè)計,最后輸出掩模版圖和相應(yīng)的測試向量提供給廠家用于生產(chǎn)。
標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計的不足之處在于:
(1)標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計的原始投入大于門陣列設(shè)計。單元庫的開發(fā)需要大量的人力和物力,而且在工藝飛速發(fā)展的今天,能否建立在較長時間內(nèi)適應(yīng)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用要求的單元庫是一個值得考慮的問題。
(2)標(biāo)準(zhǔn)單元庫的成本比門陣列高。門陣列的掩膜版只需要2~4塊,而標(biāo)準(zhǔn)單元所用掩膜版全部需要定制,芯片加工也需經(jīng)歷全過程,因此成本較高。
(3)標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計單元布置和布線優(yōu)化通常更加復(fù)雜。 2100433B
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單元二教學(xué)設(shè)計 授課單元名稱 項(xiàng)目二 繪制建筑圖形中常用符號 授課學(xué)時 8 單元 教學(xué) 目標(biāo) 知識目標(biāo) 1、掌握絕對坐標(biāo)、相對坐標(biāo)、直角坐標(biāo)、極坐標(biāo),熟練運(yùn)用相對 坐標(biāo)繪制圖形; 2、掌握對象捕捉、極軸追蹤、對象追蹤、正交的設(shè)置方法,并能 熟練運(yùn)用,提高繪圖精度。 3、掌握動態(tài)輸入,提高繪圖速度。 4、熟練運(yùn)用直線、 多段線命令繪制圖形, 掌握多段線的編輯方法。 5、熟練運(yùn)用圓與圓弧命令繪制圖形; 6、熟練運(yùn)用橢圓與橢圓弧命令繪制圖形。 7、熟悉國家標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)準(zhǔn)符號尺寸的規(guī)定; 能力目標(biāo) 1、學(xué)會點(diǎn)位置的確定方法 2、學(xué)會使用直線、多段線、圓與圓弧、橢圓與橢圓弧命令繪制圖 形 3、根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),具備熟練繪制建筑圖形中常用符號的能力。 主要教學(xué) 知識點(diǎn) 1、點(diǎn)位置的確定方法; 2、動態(tài)輸入; 3、繪制直線、多段線命令。 4、繪制圓與圓弧命令; 5、繪制橢圓與橢圓弧命令; 教學(xué) 難點(diǎn) 1、相對
從圖1可以大致了解標(biāo)準(zhǔn)單元的種類。一般來說各種門電路,觸發(fā)器及各種I/O單元是一個標(biāo)準(zhǔn)單元庫所必須的配置,這些配置可以滿足一個純數(shù)字電路ASIC電路的設(shè)計需要,其他宏單元(含模擬宏單元)在許多工藝線往往有作為IP形式提供,所以也可以不完全納入標(biāo)準(zhǔn)單元庫中 。
圖1 單元庫種類
a)標(biāo)準(zhǔn)單元
標(biāo)準(zhǔn)單元包括反相器、與門、寄存器、選擇器、全加器等多種基本單元,每一個標(biāo)準(zhǔn)單元對應(yīng)著多個不同尺寸(W/L)、不同驅(qū)動能力的單元電路,而且不同驅(qū)動強(qiáng)度電路都是基本尺寸或最小尺寸的整倍數(shù)。 單元庫的多樣性可以有效提髙綜合工具和自動布局布線工具的效率,同時也使得設(shè)計者可以更加自由地在性能、面積、功耗和成本之間進(jìn)行優(yōu)化。
為了實(shí)現(xiàn)工具的自動布局布線,建庫時即在標(biāo)準(zhǔn)單元版圖設(shè)計時有許多特殊的設(shè)計規(guī)則,大致如下:
所有單元都是等髙的矩形,或者髙度是基本高度的整數(shù)倍,以確保電路設(shè)計階段不會使用其他非常規(guī)的尺寸。
為保證各單元與其他單元放置時不引起 DRC錯誤,所有版圖要用預(yù)先定義的模板進(jìn)行設(shè)計,
由于經(jīng)典布線器采用基于網(wǎng)格的方法進(jìn)行布線連接,這一方法可以簡化布線工具的算法,減小計算機(jī)占用的內(nèi)存資源。 因此所有單元的輸人輸出端口的位置、大小、形狀都盡童滿足網(wǎng)格間距的要求,以提高布線器的效率.
電源線和地線一般位于單元的上下邊界,以便于連接共享,減小芯片面積。
b) 模塊單元
模塊單元(block)包括各種規(guī)模的數(shù)字模塊:RAM、ROM、COT、IP、電壓比較器等,也包括模擬模塊:運(yùn)算放大器、ADC/DAC、鎖相環(huán)、振蕩器等。
模塊單元的版圖實(shí)現(xiàn)及其物理建庫與標(biāo)準(zhǔn)單元相似。對于 RAM 或 ROM模塊單元的建庫,可以仿照標(biāo)準(zhǔn)單元的過程,先建立RAM或ROM基本單元,再根據(jù)比特(bit)長和字(word)長,用半自動化的方法自底向上堆砌生成版圖。對于具有特殊要求的數(shù)字模塊,如IP和COT 模塊,則通過全定制的方法建立版圖供建庫使用。
c)I/O單元
芯片與印刷電路板通信的接口電路統(tǒng)稱為 I/O 電路。它作為芯片與外界通信的接口必須具有較大的驅(qū)動能力,抵御靜電放電的能力,抗噪聲干擾的能力以及足夠的帶寬和過電保護(hù)功能。 I/O 的種類包括輸入 1/0、輸出 I/O、雙向輸人輸出 I/O、供電 I/O 和接地 I/O。I/O的組成大致可分為三部分,即 PAD接口、信號緩沖電路和靜電放電保護(hù)電路 ESD。
利用預(yù)先設(shè)計好的標(biāo)準(zhǔn)單元進(jìn)行電路布圖設(shè)計。標(biāo)準(zhǔn)單元在電學(xué)上可以是一個邏輯門或觸發(fā)器等功能子電路。這些單元的高度相同,長度不同。所有的輸入、輸出接點(diǎn)排列在單元的上、下一邊或兩邊上。地線和電源線排列在單元的左右兩邊。布圖設(shè)計時,計算機(jī)根據(jù)電路的互連關(guān)系將單元成行地排列,行內(nèi)單元的地線、電源線同時實(shí)現(xiàn)了互連,電路單元的其他互連在單元行間和兩端的布線通道區(qū)中間完成,一般采用雙層布線,可由計算機(jī)軟件自動完成。單元行間的距離可根據(jù)布線的實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。這是一種自動化設(shè)計方式,設(shè)計周期短,但布圖密度低于人工設(shè)計方式。
標(biāo)準(zhǔn)單元通??梢詰?yīng)用在數(shù)字電路設(shè)計中的綜合和布局布線階段。
在使用布局級網(wǎng)表和單元級庫版圖,布線工具可以增加信號連接線和電源線。