巧用LEF实现row aware track规划

对于常规的track,通常基于LEF里的pitch,offset就可以直接创建(PS:当然也有invs自动调整的场景,这个需要用户留意),但是由于std-cell 的PG pin的存在,这个对于M1 (std-cell pin layer)track,是有一点小复杂,如果用户想充分利用M1的track,需要一点小技巧,这篇文章采用了了LEF里的一个特性来实现这个目的。闲言少叙,ICer GO!
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大部分的std-cell LIB的pin (PG signal)基本都是出在最低层,譬如:M1,由于IR的考虑和tap-less的设计策略,M1的PG pin通常不会使用min width。所以用户会经常碰到M1的PG pin的相邻track无法利用的问题,从而导致一些track的浪费。

M1 track 的场景

譬如某55nm工艺,tech_lef 对M1的描述如下:

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可以看到,min width是0.09

PS: 这里为了方便,pitch (0.2) > width(0.09) + spacing (0.09)

std-cell的细节如下:

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itemvalue
Std-cell row1.2
PG pin width0.1
Track pitch0.2

所以,这里在PG pin的相邻的track和PG pin的间距只有0.05,这个track显然是无法被利用的。

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另外,由于PG pin width(0.1)正好是pitch(0.2)的一半,tech_lef里边也声明了offset是0.1,所以这样的每一个stdcell的M1 的PG pin 都会处于M1的两个track的正中心。(见下图)

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PS:这里也是std-cell 设计成track的整数倍的一个原因,方便用户在row和track之间做关联

这样,对于上述情况,在每一行row的stdcell上都会重复出现

0.2(pitch) = pg_pin_width(0.1) + pg_pin_相邻track_spacing(0.02)*2

所以,为了可以让PG pin相邻的track可以使用利用上,就需将和PG相邻track 做特殊处理,其他的track 依然按照正常的pitch进行规划即可。

invs 内建命令方式

Invs里边提供了add_track的命令,可以对于局部track进行调整和定义,也支持使用比较复杂的-pitch_pattern-width_pitch_pattern模式,同时也可以支持repeat功能,减少用户的脚本量。

譬如:

invs> add_tracks –pitch_pattern {M1 pitch n {pitch m repeat p} pitch n {pitch m repeat p} ...... pitch n {pitch m repeat p}}  

基于pattern: pitch_n * 1 + pitch_n*p)的多次重复的M1 track array,直至die edge。这样的写法有以下几个问题:

  • 脚本量过大:每一个pattern都需要手动重复
  • 导出的DEF也较为复杂(基于输出脚本量)
  • 不方便维护

所以,这里推荐采用下列的更为智慧的一种方式

LEF 指引实现row aware 的track构建

仔细观察这个问题,目前要解决的是std-cell PG pin相邻的track的间距,其他的track 依然维持当前的pitch。

功能介绍

在LEF 5.8里边,有一个property可以单独定义row对上下的track pitch要求,其余的pitch依然按照常规的的pitch构建

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譬如下例:

PITCH 0.1 FIRSTLASTPITCH 0.14 

此时,invs会对基于row的相邻pitch,采用FIRSTLASTPITCH的定义:0.14,对于其他的pitch,使用PITCH 的定义:0.1,示意如下。

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所以,

row = FIRSTLASTPITCH * 2 + n*PITCH 

这里的智能之处就是n是invs根据row和PITCH共同演算出来的,不需要用户去做显性定义,更不用去手动重复pattern,这个对于大大提升了track的创建效率,也减少了的DEF的数据量。

就这个例子而言,row是1.08,那么根据上述公式,可以得到n=8,完整算式是:

1.08(row) = 0.14(FIRSTLASTPITCH) * 2 + 8* 0.1 (PITCH )

这种考虑row的pitch规划,可以很好的兼顾row和pitch,从而让所有的M1 track都是属于可用状态。由于这里是对FIRSTLASTPITCH统一规定,所以PG pin的中线(center line)需要位于两个pitch的正中央。目前看过很多std-cell lib,这个应该是std-cell的一个设计准则。

项目实战

针对文章开始的stdcell和tech_lef描述,目前需要下列的LEF进行描述对上述功能进行是能:

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为了让5.8对于古早LEF有很好的兼容性,这里使用的是PROPERTYDEFINITIONS的方式对此功能进行引入,所以无论你的LEF是之前的任意老版本(VERSION 5.7|5.6 etc.; ),这种写法都可以让invs正确识别。

这个时候track 的结果如下:

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PS:这个示例比较凑巧,PG pin的中线正好和track重合,对于此类简单问题,用户也可以使用offset的方式进行调整,对于复杂的情形,建议使用上述LEF的方式。

Track的调整比对

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可见,经过调整优化,M1的available track 提升了:14.4%

【敲黑板划重点】

image-20240503184222477
track是绕线的基础资源,巧用LEF的方式,可以有效地利用M1的track,对于资源有限的项目而言,不失为一种,在不改变die size的情形下有效提升资源的有效手段

参考资料

Cadence LEF/DEF 5.8 Language Reference
Cadence Innovus Text Command Reference

【四轴飞行器】非线性三自由度四轴飞行器模拟器研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕非线性三自由度四轴飞行器的建模与仿真展开,重点介绍了基于Matlab的飞行器动力学模型构建与控制系统设计方法。通过对四轴飞行器非线性运动方程的推导,建立其在三维空间中的姿态与位置动态模型,并采用数值仿真手段实现飞行器在复杂环境下的行为模拟。文中详细阐述了系统状态方程的构建、控制输入设计以及仿真参数设置,并结合具体代码实现展示了如何对飞行器进行稳定控制与轨迹跟踪。此外,文章还提到了多种优化与控制策略的应用背景,如模型预测控制、PID控制等,突出了Matlab工具在无人机系统仿真中的强大功能。; 适合人群:具备一定自动控制理论基础和Matlab编程能力的高校学生、科研人员及从事无人机系统开发的工程师;尤其适合从事飞行器建模、控制算法研究及相关领域研究的专业人士。; 使用场景及目标:①用于四轴飞行器非线性动力学建模的教学与科研实践;②为无人机控制系统设计(如姿态控制、轨迹跟踪)提供仿真验证平台;③支持高级控制算法(如MPC、LQR、PID)的研究与对比分析; 阅读建议:建议读者结合文中提到的Matlab代码与仿真模型,动手实践飞行器建模与控制流程,重点关注动力学方程的实现与控制器参数调优,同时可拓展至多自由度或复杂环境下的飞行仿真研究。
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