数字集成电路低功耗物理实现技术与UPF(6)

2021-09-24 17:03

从功能上来看,就像一个Buffer。

下面描述的是level_shifter的Liberty格式:

cell(level_shifter) {

is_level_shifter : true ; #定义为true,则该Cell被认为是lever

shifter cell

level_shifter_type : HL | LH | HL_LH ; #定义电平转换方向,HL

表示高电平转低电平,LH直低电平转高电平,HL_LH表示都可

以用

input_voltage_range (<float>, <float>); #输入电压范围,指该Cell

输入连接的电路,电压工作范围,EDA工具会根据Operating

Condition的选择,检查该Cell是否满足电路需要,可以在功能

pin中进行定义,如果在cell主体定义,则必须与

output_voltage_range同时存在

output_voltage_range (<float>, <float>);#输出电压范围,指该

Cell输出连接的电路,电压工作范围,EDA工具会根据

Operating Condition的选择,检查该Cell是否满足电路需要,可

以在功能pin中进行定义,如果在cell主体定义,则必须与

input_voltage_range同时存在

pg_pin(<pg_pin_name_P>) {

pg_type : primary_power;

std_cell_main_rail : true; #该primary_power连接在Cell设计中

的主rail

}

pg_pin(<pg_pin_name_G>) {

pg_type : primary_ground;

}

pin (data) {

direction : input;

input_signal_level : “<voltage_rail_name>”; #输入信号电压环名

input_voltage_range ( <float> , <float>);

level_shifter_data_pin : true ; #数据功能Pin

13 / 26

}/* End pin group */

pin (enable) {

direction : input;

input_voltage_range ( <float> , <float>);

level_shifter_enable_pin : true ; #使能Pin,如果level shifter还作

为isolation cell的时候,使能信号会在电源关闭时停止level

shifter功能,仅仅作为isolation cell存在

}/* End pin group */

pin (output) {

direction : output;

output_voltage_range ( <float> , <float>);

power_down_function : (!pg_pin_name_P + pg_pin_name_G);

}/* End pin group */

}/* End Cell group */

3.2.

4.2. Liberty PG Pin格式

Liberty PG Pin格式,就是在传统的Liberty格式文件中,加上与Power有关的信息。在工艺尺寸较大的时候,逻辑单元基本上只工作在一个电源系统中,但在使用多电压设计的小工艺尺寸库文件中,则需要告诉分析工具,该Cell的电源和地是接在哪里的,每个pin所处的电压域在哪里?(实际上IO设计中应该已经有类似的数据,但因为不涉及到多电压设计的方法,在传统的IO Liberty中也很少见到PG Pin的格式)

下面所示是PG Pin格式的描述

library(slow) { #library “slow”描述开始

voltage_map(vdd, 1.2); # 有一个1.2V的驱动电压,名为“vdd”

voltage_map(vss, 0.0); # 有一个0V的驱动电压,名为“vss”

operating_conditions(slow_12V) { #Operating Condition

“slow_12V”定义开始

voltage : 1.2; #使用1.2V作为该condition的电压条件

} #Operating Condition定义结束

default_operating_conditions : slow_12V; #default使

用”slow_12V”

cell(BUFFX1) { # BUFFX1 Cell描述开始

pg_pin (“VDD”) { # BUFFX1有一个Pin “VDD”,定义为pg_pin

voltage_name : “vdd”; # Pin “VDD”电压是接在

voltage_map ”vdd”上的,即1.2V

pg_type : “primary_power” # Pin “VDD”是”primary_power”类型

}

pg_pin (“VSS”) { # BUFFX1有一个Pin “VSS”,定义为pg_pin

voltage_name : “vss”; # Pin “VSS”电压是接在voltage_map ”vss”

上的,即0V

pg_type : “primary_ground” # Pin “VSS”是”primary_ground”类

型的

}

14 / 26

leakage_power() { #leakage_power定义开始

related_pg_pin : VDD; # VDD Pin供电时的leakage power

}#leakage_power定义结束

pin (A) { #有一个功能Pin ”A”

direction : input ; #”A”是一个输入

related_power_pin : VDD; #”A”是VDD供电电压域的

related_ground_pin : VSS; #”A”是VSS供地的电压域信号

}# “A”申明结束

pin (Y) { #有一个功能Pin “Y”

direction : output; #”Y”是一个输出

power_down_function : (!VDD + VSS) ; #当VDD关断,VSS开着

的时候,输出被关断

related_power_pin : VDD; #”Y”是VDD供电电压域的

related_ground_pin : VSS; #”Y”是VSS供地的电压域信号

internal_power() { #internal_power申明开始

related_pg_pin : VDD; #internal power由VDD供电引起

} /* end internal_power group */

}/* end pin group*/

}/* end cell group*/

}/* end library group*/

在PG Pin格式中,有一个pg_type的属性,下表描述该属性的含义:

pg_type简单描述具体描述

primary_power 主电源一般功能信号使用的电源,可以关断

primary_ground 主地一般功能信号使用的地,可以关断

backup_power 备用电源Always-on的电源,主要用于always-on logic cell的常开电源backup_ground 备用地Always-on的地,主要用于always-on logic cell的常开地

internal_power 内部电源主要用于Power Switch cell的内部电源

internal_ground 内部地主要用于Power Switch cell的内部地

3.2.

4.3. 电压和频率的Scaling分析

有的时候,IP提供商可能无法提供足够的单元库,例如提供商可能提供了1.4V的单元库和1.0V的单元库,但我们希望提供一个1.2V的电压,则需要进行电压的Scaling。

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