考慮串擾效應的靜態(tài)時序分析方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于集成電路技術領域，具體為考慮串擾效應的靜態(tài)時序分析方法。本發(fā)明提出了一種基于查表模型的串擾建模方式和對應的串擾分析算法。首先由版圖提取出串擾線電路，然后提取出寄生參數(shù)，再采用批處理仿真方式進行精確仿真，進而得到串擾延時庫。之后采用串擾分析算法，分為串擾情況分析算法和串擾延時計算算法。前者用來分析電路的串擾情況，如受害線與攻擊線數(shù)目，受害線串擾延時值等信息，后者用來計算電路精確的串擾延時，通過跳變時間差及負載計算法，加之多攻擊線的串擾處理算法，最終基于串擾延時庫，通過查表法，線性插值法以求取精確的串擾延時值。本發(fā)明具有建模準確、可移植性好、精確性高、通用性強等特點。
【專利說明】
考慮串擾效應的靜態(tài)時序分析方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于集成電路技術領域，具體涉及考慮串擾效應的靜態(tài)時序分析方法。
【背景技術】
[0002] 隨著集成電路工藝的發(fā)展，互連線尺寸及互連線間距越來越小，導致相鄰互連線 間的耦合電容越來越大，進而引發(fā)的串擾效應越來越嚴重，對于靜態(tài)時序分析而言，串擾效 應必須考慮。
[0003] 在串擾建模方面，文獻[2]中串擾效應建模未考慮到受害線與攻擊線的跳變方向 和時間差對串擾延時的影響，導致串擾建模因素考慮不全面;文獻[3]對串擾建模采用開關 因子法，提出開關因子的上下限為2和0,但文獻[4]表明開關因子上下限為3和-1，由此可看 出開關因子上下限存在爭議，而開關因子上下限又會影響到串擾建模的精確性。
[0004] 其次是串擾處理算法方面，文獻[5]提出"時間窗口法"，但該方法認為兩線存在 "時間窗口"交疊即為耦合線對，但因為跳變并不會在"時間窗口"任意時刻均發(fā)生，故存在 許多虛假耦合線對，結果過于悲觀;文獻[6]提出"跳變圖"的方法，大大提高了精度，但時間 代價過大。
[0005] 參考文獻：
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[6] Zhang M, Li H, Li X. Path Delay Test Generation Toward Activation of Worst Case Coupling Effects[J]? IEEE Transactions on Very Large Scale Integration Systems, 2011, 19(11):1969-1982〇

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種可移植性好、精確度高、通用性強的考慮串擾效應的 靜態(tài)時序分析方法。
[0007] 本發(fā)明提供的考慮串擾效應的靜態(tài)時序分析方法，包括提出一種基于HSPICE模型 的串擾延時庫的建模方式，并提出相對應的串擾處理算法。具體步驟如下： (1) 首先，根據(jù)芯片版圖構建串擾線電路，然后采用批處理仿真方式得到串擾延時庫； (2) 然后，采用串擾處理算法計算出跳變時間差及負載，并進行多攻擊線的串擾處理； (3 )最終，基于串擾延時庫的查找表法進行分析計算，得到精確的串擾延時值。
[0008] 本發(fā)明步驟（1)中，提出了一種基于HSPICE模型的串擾延時庫的建模方式，即首先 由芯片版圖提取出串擾線電路，然后提取出寄生參數(shù)，再以批處理方式進行仿真，最終得到 每種串擾線電路的串擾延時庫，由此保證了串擾效應建申旲的精確性;另外，由于可以直接從 串擾延時庫中獲取串擾延時值，無需進行復雜的迭代計算，提高了靜態(tài)時序分析的速度，其 流程圖如圖2所示。
[0009] 本發(fā)明步驟(2)中，所述串擾處理算法，其流程圖如圖3,首先通過分析電路網表生 成耦合線對容器，然后遍歷該容器進行處理。對于耦合線對，先判斷其是否為多攻擊線情 況，若是，則采用多攻擊線的串擾處理算法處理，否則直接進行跳變時間差及負載計算，在 獲取到跳變時間差和負載的具體值后，基于前面構建的串擾延時庫采用查表法獲取精確的 串擾延時值，最終更新至路徑延時值上。該流程的重點在于:跳變時間差及負載計算法、多 攻擊線的串擾處理算法以及基于串擾延時庫的查表法三個部分。對于多攻擊線的串擾處理 算法，研究發(fā)現(xiàn)串擾延時值與耦合線對數(shù)目大致是呈線性關系的。針對這種線性關系，在多 線耦合情況下，本發(fā)明只需統(tǒng)計耦合線對數(shù)目，然后在原先的二線耦合的串擾延時上進行 線性計算即可。對于跳變時間差，本發(fā)明采用關鍵路徑搜索算法計算，關鍵路徑搜索算法基 于拓撲排序可以獲取每個節(jié)點的到達時間。因此，本發(fā)明可以利用受害線和攻擊線的起點 的到達時間來計算跳變時間差。對于負載，采用圖4所示的負載計算模型計算。在n)P5芯片 中，互連線后連接的都是MUX或BUFFER這種結構，而這些結構則存在輸入負載和輸出負載， 其中輸入負載又包括Cin、C〇ff，輸出負載為Cout。其中Cin表不該路徑為導通狀態(tài)時的輸入負 載，而Coff則表示該路徑為關閉狀態(tài)時的輸入負載。通過互連線后掛的負載遍歷求和，再加 上受害線本身負載C gnd，即可獲得所需要的受害線上的負載。對于基于串擾延時庫的查表 法，是基于前面構建的串擾延時庫，采用圖5所示的查表法進行串擾延時的計算，對于采樣 點直接獲取串擾延時庫中的延時值，對于非采樣點則采用線性插值法進行實際延時值的計 算。如圖5所示，當前點落在采樣點A、B和C、D間，通過線性插值法的方式計算出當前點的延 時值。
[0010] 技術效果 本發(fā)明較不考慮串擾效應的靜態(tài)時序分析精度大大提高，能更精確的預估所測電路的 最大工作頻率。該方法較不考慮串擾效應的靜態(tài)時序分析，具有建模準確、可移植性好、精 確度高、通用性強等特點。其中串擾建模的軟硬件誤差最大值不超過3%，采用串擾延時分析 算法的靜態(tài)時序分析所留裕量在7.24%~37.70%之間，為業(yè)界可接受范圍之內。
【附圖說明】
[0011] 圖1為整體流程圖。
[0012] 圖2為串擾效應建模流程圖。
[0013]圖3為串擾分析算法流程圖。
[0014]圖4為負載計算模型。
[0015]圖5為基于線性插值法的查表法。
[0016]圖6為串擾線仿真電路。
[0017]圖7為批處理仿真流程圖。
[0018]圖8為批處理腳本處理流程圖。
[0019] 圖9為串擾延時庫。
【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明的實現(xiàn)方案包括串擾效應建模的實現(xiàn)以及串擾分析算法的實現(xiàn)。
[0021] 對于串擾效應建模的實現(xiàn)，具體包括構建串擾線電路、仿真串擾線延時以及生成 串擾延時庫三個步驟。
[0022] (1)構建串擾線電路 從版圖中抽取耦合線對電路，構建形如圖6的電路，其中Buff er為緩沖器，Aggressor為 攻擊線，Victim為受害線，Space為受害線與攻擊線的間距，Couple_Length為受害線與攻擊 線的耦合長度。
[0023] (2)仿真串擾線延時 采用編寫腳本，改變激勵變量的方式進行批處理，進而得到串擾延時值，其流程圖如圖 7所示，將激勵變量和仿真網表通過批處理腳本進行批量仿真，進而得到串擾延時庫。其中 激勵變量中C1。a d為受害線上的負載，e t為受害線與攻擊線的跳變時間差， c/irec tio/3為受害線與攻擊線的跳變方向。仿真網表為串擾線電路網表，包含邏輯電路網表 以及對應的寄生參數(shù)文件。批處理腳本流程圖如圖8所示，首先通過遍歷3種跳變方向、11種 跳變時間差以及11個受害線上負載，然后根據(jù)這三個變量值修改激勵文件，再調用Hspice 引擎進行仿真，進而得到仿真報告。之后針對多個仿真報告，提取傳輸延時值，最終按照一 定格式生成串擾延時庫。
[0024] (3)生成串擾延時庫 通過上一節(jié)中的批處理仿真方法，我們最終生成了串擾延時庫。其中針對每一種串擾 線電路，會生成形如圖9的3張串擾延時二維查找表。其中，3張表中橫坐標為Jump Time Difference，即受害線與攻擊線的跳變時間差，縱坐標為Victim Load，即受害線上負載，表 中的值即為串擾延時值。表(a)為In_Phase情況下的串擾延時二維查找表，表(b)為0ut_ Phase情況下的串擾延時二維查找表，表(c)為Aggressor_Constant情況下的串擾延時二維 查找表。
[0025]對于串擾處理算法的實現(xiàn)，具體包括多攻擊線的串擾處理算法、跳變時間差及負 載計算法以及基于串擾延時庫的查表法三個部分。
[0026] (1)多攻擊線的串擾處理算法 研究發(fā)現(xiàn)串擾延時值與耦合線對數(shù)目大致是呈線性關系的。針對這種線性關系，在多 線耦合情況下，我們只需統(tǒng)計耦合線對數(shù)目，然后在原先的二線耦合的串擾延時上進行線 性計算即可。
[0027] (2)跳變時間差及負載計算法 對于跳變時間差，我們采用關鍵路徑搜索算法計算，關鍵路徑搜索算法基于拓撲排序 可以獲取每個節(jié)點的到達時間，因此我們可以利用受害線和攻擊線的起點的到達時間來計 算跳變時間差。對于負載，我們采用圖4的負載計算模型計算。在FDP5芯片中，互連線后連接 的都是MUX或BUFFER這種結構，而這些結構則存在輸入負載和輸出負載，其中輸入負載又包 括Ci n、C〇ff，輸出負載為Cout。其中Cin表不該路徑為導通狀態(tài)時的輸入負載，而Coff貝lj表不該 路徑為關閉狀態(tài)時的輸入負載。通過互連線后掛的負載遍歷求和，再加上受害線本身負載 C gnd，即可獲得我們所需要的受害線上的負載。
[0028] (3)基于串擾延時庫的查表法 對于基于串擾延時庫的查表法，是基于前面構建的串擾延時庫，采用圖5的查表法進行 串擾延時的計算，對于采樣點直接獲取串擾延時庫中的延時值，對于非采樣點則采用線性 插值法進行實際延時值的計算。如圖5所示，當前點落在采樣點A、B和C、D間，通過線性插值 法的方式計算出當前點的延時值。
【主權項】
1. 一種考慮串擾效應的靜態(tài)時序分析方法，包括提出一種基于HSPICE模型的串擾延時 庫的建模方式，并提出相對應的串擾處理算法;其特征在于具體步驟如下： (1) 首先，提出一種基于HSPICE模型的串擾延時庫的建模方式，即首先由芯片版圖提取 出串擾線電路，然后提取出寄生參數(shù)，再以批處理方式進行仿真，最終得到每種串擾線電路 的串擾延時庫，由此保證串擾效應建模的精確性； (2) 然后，采用串擾處理算法計算跳變時間差及負載，并進行多攻擊線的串擾處理； (3 )最終，基于串擾延時庫的查找表法進行分析計算，得到精確的串擾延時值。2. 根據(jù)權利要求1所述的考慮串擾效應的靜態(tài)時序分析方法，其特征在于，步驟(2)中， 所述串擾處理算法，其流程為： 首先通過分析電路網表生成耦合線對容器，然后遍歷該容器進行處理;對于耦合線對， 先判斷其是否為多攻擊線情況，若是，則采用多攻擊線的串擾處理算法處理，否則直接進行 跳變時間差及負載計算； 在獲取到跳變時間差和負載的具體值后，基于前面構建的串擾延時庫采用查表法獲取 精確的串擾延時值，最終更新至路徑延時值上。3. 根據(jù)權利要求2所述的考慮串擾效應的靜態(tài)時序分析方法，其特征在于，所述多攻擊 線的串擾處理算法，由于發(fā)現(xiàn)串擾延時值與耦合線對數(shù)目大致是呈線性關系，針對這種線 性關系，在多線耦合情況下，只統(tǒng)計耦合線對數(shù)目，然后在原先的二線耦合的串擾延時上進 行線性計算。4. 根據(jù)權利要求3所述的考慮串擾效應的靜態(tài)時序分析方法，其特征在于，所述跳變 時間差及負載計算中，對于跳變時間差計算，采用關鍵路徑搜索算法計算，關鍵路徑搜索算 法基于拓撲排序可以獲取每個節(jié)點的到達時間；因此，利用受害線和攻擊線的起點的到達 時間來計算跳變時間差;對于負載計算，采用負載計算模型計算，在Π)Ρ5芯片中，互連線后 連接的都是MUX或BUFFER這種結構，而這些結構則存在輸入負載和輸出負載，其中，輸入負 載又包括G&Cw，輸出負載為Gw，其中€表示該路徑為導通狀態(tài)時的輸入負載，而 則表示該路徑為關閉狀態(tài)時的輸入負載;通過互連線后掛的負載遍歷求和，再加上受 害線本身負載即獲得所需要的受害線上的負載。5. 根據(jù)權利要求3所述的考慮串擾效應的靜態(tài)時序分析方法，其特征在于，所述基于串 擾延時庫的查找表法，是基于構建的串擾延時庫，對于采樣點直接獲取串擾延時庫中的延 時值，對于非采樣點則采用線性插值法進行實際延時值的計算。
【文檔編號】G06F17/50GK106066914SQ201610382152
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月2日 公開號201610382152.1, CN 106066914 A, CN 106066914A, CN 201610382152, CN-A-106066914, CN106066914 A, CN106066914A, CN201610382152, CN201610382152.1
【發(fā)明人】王健, 張軍, 來金梅
【申請人】復旦大學