如何在早期估算芯片面积

早期面积估算的意义

如何在芯片设计的早期，第一时间，将芯片的面积准确的估算出来，对于项目成本评估至关重要。

最坏情况，如果项目直至临近流片时间发现目标无法达成（成本过高导致产品没有竞争力），那么，之前所花费的人力物力就将成为沉没成本，无法收回。甚至有可能因此丧失市场机会，失去市场。

芯片的分类

芯片面积可能是因为pad多而无法减小，也可能是因为逻辑单元过多。所以，根据芯片面积的受限因素，可以分为pad limit，core limit。

core limit类型的面积估算方法

pad limit比较好评估，本文仅以core limit为例，来估算一下芯片的面积。

为了使面积估算相对准确，建议在综合之后，有了初步的逻辑部分的面积。

假设:

逻辑的面积 = L
hard macro 面积 = M
Target utilization = U%

另外需要为后续的CTS，timing收敛等预留一些面积，假设需增加百分比 = T %
Spare Cell因为占比不大，为了简化计算，暂不考虑。而physical only的一些cell，例如tap cell，endcap等，也需要考虑在T%里面。

Core Area = L*(1+T %）/ U% + M x 1.1

Macro的面积增加1.1为考虑到memory摆放时的channel（DRC和布线所需）。1.1为一个经验值，因为跟设计本身特点相关，可以根据自己的项目特点进行调整。

芯片的面积 = CoreArea + IO Area

这里还需要介绍一个长宽比的概念：

长宽比（Aspect Ratio）：
AR = heigth/width

长宽比示例

当AR=1，也就是正方形时 ，周长最短，用来评估IO的面积属于偏乐观的情况。
考虑到实际设计中，绕通性和合理的利用率，AR也不宜超过2或者低于0.5。

这里以AR=1来计算

这个是芯片四周都放置pad的情况。如果仅仅是两边放置pad的话，公式可以调整为：

公式是死的，实际运用中，可以根据情况自行修改公式。

另外，如果是对于某些AI和加密货币芯片来说，由于绝大部分面积为Memory，那么甚至可以在RTL开始之前，就可以做出相对准确的评估。

其实，关于芯片的长宽比（AR），因为应用的要求，有时可以达到10以上，以后将对此进行介绍，敬请关注。

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