【】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)，具體涉及一種無頂層通道的芯片布局方法。

背景技術(shù)

0、
背景技術(shù)：

1、隨著智能化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，芯片的功能逐漸多樣化，算力要求越來越高，芯片的規(guī)模和復(fù)雜度也隨之變大，給芯片的物理實(shí)現(xiàn)帶來很大的挑戰(zhàn)。在大規(guī)模芯片中，通常采用多層級(jí)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，即先并行對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行物理實(shí)現(xiàn)，最后再組合成頂層模塊進(jìn)行物理實(shí)現(xiàn)。該方法的優(yōu)勢(shì)是可以降低大規(guī)模芯片實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，提高芯片實(shí)現(xiàn)的效率和可行性。

2、芯片各功能模塊之間通常會(huì)有復(fù)雜的互聯(lián)信號(hào)，用于各模塊之間的功能協(xié)同和數(shù)據(jù)交互。并且由于芯片規(guī)模大，各個(gè)模塊之間的距離有可能很遠(yuǎn)，需要在互連線中間插入大量buffer(驅(qū)動(dòng)器)來保證驅(qū)動(dòng)能力。圖1是采用保留頂層狹長(zhǎng)通道的芯片布局示意圖。如圖1所示，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，芯片頂層各功能模塊排布的時(shí)候，需要在模塊之間預(yù)留狹長(zhǎng)通道，用于模塊之間互聯(lián)走線、buffer插入等。這些狹長(zhǎng)通道通常占據(jù)整個(gè)芯片面積的5％-8％，造成芯片面積擴(kuò)大、成本增加。并且隨著芯片規(guī)模擴(kuò)大，狹長(zhǎng)通道中的走線越來越復(fù)雜，容易造成繞線擁塞問題，給芯片實(shí)現(xiàn)造成很大困難。

3、圖2是采用無頂層通道的芯片布局示意圖。如圖2所示，現(xiàn)有的技術(shù)中，提出了無頂層通道的芯片布局方法，即通過將模塊間的互聯(lián)信號(hào)插入到版圖中間的模塊中進(jìn)行穿通，實(shí)現(xiàn)模塊之間緊靠在一起，而不需要在頂層預(yù)留狹長(zhǎng)通道，達(dá)到減小芯片面積、降低成本、降低繞線擁塞概率的目的。

4、采用無頂層通道的芯片布局方法時(shí)，需要處理信號(hào)的多驅(qū)動(dòng)問題。圖3是在頂層有狹長(zhǎng)通道時(shí)模塊a的一個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊b、c、d的四個(gè)信號(hào)的連線示意圖。如圖3所示，從模塊a輸出的一個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊b、c、d的四個(gè)信號(hào)；在頂層預(yù)留通道時(shí)，該信號(hào)可以在頂層復(fù)制四份，分別給到模塊b、c、d的四個(gè)輸入信號(hào)。圖4是在頂層無狹長(zhǎng)通道時(shí)模塊a的四個(gè)信號(hào)和模塊b、c、d的四個(gè)信號(hào)一一對(duì)連示意圖。如圖4所示，但當(dāng)采用無頂層通道的芯片布局方法時(shí)，由于模塊間是緊靠在一起的，只能在模塊a內(nèi)部先復(fù)制四份，伸出4個(gè)輸出信號(hào)，才能和模塊b、c、d的四個(gè)輸入信號(hào)對(duì)接上。

5、圖5是現(xiàn)有無頂層通道的芯片布局方法實(shí)施流程示意圖。如圖5所示，現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施流程方法較為復(fù)雜，效率不高且不夠靈活；首先對(duì)各功能模塊進(jìn)行物理實(shí)現(xiàn)，確定頂層布局；接著要手動(dòng)處理多扇出的問題，對(duì)多扇出信號(hào)在源端復(fù)制多份，保證模塊之間的信號(hào)是一對(duì)一相連的；再根據(jù)布局，建立互聯(lián)表格，在中間的模塊中插入feed-through(饋通)信號(hào)線。

6、時(shí)序約束是芯片進(jìn)行物理實(shí)現(xiàn)時(shí)的必要輸入，即對(duì)設(shè)計(jì)的電路提出時(shí)序上的要求，讓eda(electronic?design?automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)工具在對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行物理時(shí)盡量滿足該要求，并基于該要求進(jìn)行時(shí)序檢查。針對(duì)feed-through信號(hào)線的時(shí)序約束分成兩類：時(shí)鐘信號(hào)和普通數(shù)據(jù)信號(hào)。對(duì)于時(shí)鐘信號(hào)需要?jiǎng)?chuàng)建時(shí)鐘，讓eda工具插入專門的時(shí)鐘buffer，保證其驅(qū)動(dòng)力和抖動(dòng)能滿足時(shí)鐘信號(hào)的要求；對(duì)于普通數(shù)據(jù)信號(hào)，需要定義輸入延遲和輸出延遲，讓其在模塊內(nèi)的走線不要過長(zhǎng)。

7、現(xiàn)有的設(shè)計(jì)中需要手動(dòng)編寫feed-through信號(hào)線相關(guān)的時(shí)序約束。在大規(guī)模芯片中，feed-through信號(hào)線數(shù)量非常龐大，甄別每個(gè)信號(hào)為數(shù)據(jù)信號(hào)還是時(shí)鐘信號(hào)，并添加相應(yīng)的時(shí)鐘約束，工作量非常大，不利于提高芯片物理實(shí)現(xiàn)的效率。

8、另外，原有技術(shù)中如果要對(duì)頂層模塊布局進(jìn)行調(diào)整，后續(xù)所有步驟都要推倒重來，消耗大量的人力和時(shí)間。

9、相關(guān)檢索結(jié)果1：中國(guó)申請(qǐng)(專利)號(hào)、202110200572.4，名稱、一種芯片頂層狹長(zhǎng)通道的自動(dòng)布線方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，解決在狹長(zhǎng)通道自動(dòng)布線時(shí)存在的繞線擁塞問題，所述方法包括：在待布線通道的橫向通道與縱向通道相銜接的拐角處設(shè)置第一布線緩沖區(qū)；其中，所述布線緩沖區(qū)排列有若干緩沖器單元，且每一待布線的信號(hào)管腳與一緩沖單元對(duì)應(yīng)；根據(jù)若干所述緩沖器單元進(jìn)行自動(dòng)布線；其中，在進(jìn)行自動(dòng)布線時(shí)，各信號(hào)管腳的橫向走線與所述橫向通道的邊緣平行，且在各信號(hào)管腳所對(duì)應(yīng)的緩沖單元處布設(shè)與橫向走線垂直的縱向走線。技術(shù)要點(diǎn)評(píng)析：采用在芯片頂層預(yù)留狹長(zhǎng)通道的布局方法，并采用創(chuàng)新的布線策略解決現(xiàn)有技術(shù)在狹長(zhǎng)通道自動(dòng)布線時(shí)存在的繞線擁塞問題，但是該芯片布局方法仍在芯片頂層保留通道，會(huì)造成面積浪費(fèi)、成本增加；不是采用芯片頂層無預(yù)留通道的布局方法，不能夠節(jié)省面積、低成本。

10、相關(guān)檢索結(jié)果2：美國(guó)申請(qǐng)(專利)號(hào)、us10,747,933b2，名稱、channel-lessintegrated?circuit?layout?wiring?for?chips?including?a?plurality?ofpartitions(用于包括多個(gè)分區(qū)的芯片的無通道集成電路布局布線)。技術(shù)要點(diǎn)評(píng)析：采用芯片頂層無預(yù)留通道的布局方法，但是一方面要手動(dòng)處理多扇出、效率低下并且不利于feed-through走線優(yōu)化，另一方面要進(jìn)行布局調(diào)整時(shí)所有步驟都要重來，效率較低。

11、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)首先要手動(dòng)處理多扇出問題、效率低、不利于feed-through信號(hào)線走線優(yōu)化造成芯片資源浪費(fèi)的技術(shù)問題，對(duì)無頂層通道的芯片布局方法進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

0、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、本發(fā)明的目的是，提供一種通過在片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊插入feed-through信號(hào)線，實(shí)現(xiàn)各功能模塊間直接緊靠在一起，減小芯片面積、降低物理實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的無頂層通道芯片布局方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種無頂層通道的芯片布局方法，包括以下步驟：

3、s1、首先得到芯片前端設(shè)計(jì)代碼，然后并行地對(duì)各功能模塊進(jìn)行物理實(shí)現(xiàn)，根據(jù)各功能模塊實(shí)現(xiàn)出來的物理形態(tài)，確定各功能模塊在芯片頂層的布局，得到從某一功能模塊到另一功能模塊依次要經(jīng)過的片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊，獲得片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊矩陣；

4、s2、抓取各個(gè)功能模塊的頂層輸出信號(hào)，輸出到緊鄰功能模塊的輸出信號(hào)不進(jìn)行穿通，輸出到緊鄰功能模塊以外的輸出信號(hào)進(jìn)行穿通feed-through標(biāo)記，說明輸出到哪個(gè)或者哪幾個(gè)功能模塊；

5、s3、執(zhí)行feed-through插入程序，首先自動(dòng)處理多扇出問題，并在片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊中插入feed-through信號(hào)線，然后對(duì)片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊和需要處理多驅(qū)動(dòng)的功能模塊重新進(jìn)行物理實(shí)現(xiàn)，最后對(duì)芯片頂層進(jìn)行物理實(shí)現(xiàn)。

6、優(yōu)選地，上述的一種無頂層通道的芯片布局方法，還包括以下步驟：

7、s4、當(dāng)芯片前端設(shè)計(jì)代碼更新時(shí)，若頂層布局需要進(jìn)行調(diào)整，片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊矩陣需要進(jìn)行修改，功能模塊信號(hào)的feed-through標(biāo)記需要重設(shè)，然后執(zhí)行feed-through插入程序，在片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊中插入feed-through信號(hào)線，并自動(dòng)生成feed-through信號(hào)線的時(shí)序約束，后續(xù)只對(duì)片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊和需要處理多驅(qū)動(dòng)的功能模塊重新進(jìn)行物理實(shí)現(xiàn)，不需要根據(jù)調(diào)整后的布局對(duì)不同的功能模塊重新進(jìn)行物理實(shí)現(xiàn)。

8、優(yōu)選地，所述feed-through標(biāo)記包括輸入信號(hào)/輸出信號(hào)標(biāo)志feedthr、時(shí)鐘信號(hào)標(biāo)記clk、時(shí)鐘信號(hào)頻率freq、和標(biāo)志輸出信號(hào)到哪個(gè)或者哪幾個(gè)功能模塊的目的模塊列表。

9、優(yōu)選地，步驟s2包括以下子步驟：

10、s21、首先設(shè)置片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊列表，給各個(gè)片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊編號(hào)；

11、s22、然后建立路由關(guān)系表，用于表征每個(gè)功能模塊到另一功能模塊依次要經(jīng)過的片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊；

12、s23、再提取每個(gè)功能模塊的頂層輸出信號(hào)，建立輸出信號(hào)列表，對(duì)要進(jìn)行穿通的輸出信號(hào)進(jìn)行標(biāo)記。

13、優(yōu)選地，步驟s3包括以下子步驟：

14、s31、遍歷每個(gè)功能模塊的頂層輸出信號(hào)列表，根據(jù)feed-through信號(hào)命名規(guī)則，依次確定要在每個(gè)片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊增加的feed-through信號(hào)；

15、s32、去除重復(fù)feed-through信號(hào)，得到每個(gè)片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊增加的feed-through信號(hào)列表，并給片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊增加的feed-through信號(hào)生成時(shí)序約束；

16、s33、根據(jù)功能模塊輸出列表走向，若一個(gè)功能模塊的輸出信號(hào)從源端就分岔到兩個(gè)功能模塊，需要在源端對(duì)多驅(qū)動(dòng)進(jìn)行處理，若一個(gè)功能模塊的輸出信號(hào)在經(jīng)過的下一個(gè)功能模塊再進(jìn)行分岔，則通過feed-through信號(hào)命名規(guī)則的特性，自動(dòng)在下一個(gè)功能模塊進(jìn)行多驅(qū)動(dòng)處理，最終生成每個(gè)功能模塊的多驅(qū)動(dòng)列表；

17、s34、根據(jù)片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊新增feed-through信號(hào)列表和原來的片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊頂層文件，生成新的片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊頂層文件，根據(jù)功能模塊多驅(qū)動(dòng)信號(hào)列表和原來的功能模塊頂層文件，生成新的功能模塊頂層文件。

18、優(yōu)選地，步驟s32：為片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊增加的feed-through信號(hào)生成時(shí)序約束的目的是為時(shí)鐘信號(hào)創(chuàng)建時(shí)鐘，讓eda工具在物理實(shí)現(xiàn)時(shí)為feed-through信號(hào)插入專門的時(shí)鐘buffer，為普通的數(shù)據(jù)信號(hào)設(shè)置輸入延遲和輸出延遲，保證feed-through信號(hào)穿過片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊時(shí)不要走線過長(zhǎng)。

19、優(yōu)選地，步驟s32為片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊增加的feed-through信號(hào)生成時(shí)序約束包括以下子步驟：

20、s321、首先創(chuàng)建一個(gè)較低頻的虛擬時(shí)鐘；

21、s322、接著遍歷片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模塊新增feed-through信號(hào)列表，識(shí)別輸入信號(hào)/輸出信號(hào)標(biāo)記feedthr和時(shí)鐘信號(hào)標(biāo)記clk關(guān)鍵字；

22、s323、若新增feed-through信號(hào)為輸出信號(hào)，為新增feed-through信號(hào)設(shè)置30％的輸出延遲；

23、s324、若新增feed-through信號(hào)為輸入信號(hào)，判斷是否含時(shí)鐘信號(hào)標(biāo)記clk關(guān)鍵字，若否，為新增feed-through信號(hào)設(shè)置30％的輸入延遲，若是，基于新增feed-through信號(hào)名和時(shí)鐘信號(hào)頻率freq創(chuàng)建時(shí)鐘。

24、本發(fā)明一種無頂層通道的芯片布局方法有益效果如下：在noc(network?of?chip，片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò))模塊插入feed-through(在模塊中直接穿通)信號(hào)線，通過對(duì)每個(gè)功能模塊的頂層信號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，并設(shè)置各個(gè)模塊之間的互聯(lián)矩陣(某個(gè)模塊到另一個(gè)模塊需要穿過哪些noc模塊)，制定feed-through信號(hào)線命名規(guī)則，通過計(jì)算機(jī)代碼自動(dòng)生成每個(gè)noc模塊要插入的feed-through信號(hào)線、相關(guān)信號(hào)的時(shí)序約束以及相應(yīng)的模塊wrapper(模塊頂層封裝)，實(shí)現(xiàn)功能模塊設(shè)計(jì)和芯片頂層集成的解耦、芯片版圖布局可靈活調(diào)整、自動(dòng)進(jìn)行信號(hào)路徑合并、優(yōu)化信號(hào)多扇出時(shí)占用的芯片資源、自動(dòng)生成時(shí)序約束等，各功能模塊間直接緊靠在一起、而無需預(yù)留頂層走線通道，減小芯片面積、降低芯片物理實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，提高效率，節(jié)約芯片資源。