"נכון לעכשיו, בניטור האש והאזעקה המוקדמים של מבנים, עדיין נעשה שימוש ברשת הקווית. הקווים מפוזרים במבנה ועלות ההתקנה הראשונית גבוהה. יחד עם זאת, הקו עצמו מהווה גם סכנת שריפה גדולה. לכן, נוצרה סוג חדש של מערכת ניטור אש אלחוטית, נוחה ומהירה להתקנה, ועלותה נמוכה יותר, ויש לה שטח יישום גדול יותר. המיקרו-בקר הוא אחד ממרכיבי הליבה של מערכת ניטור האש. מיקרו-מעבדים ומיקרו-בקרים לשימוש כללי אינם יכולים לעמוד בדרישות צריכת החשמל הנמוכה והעלות הנמוכה של שבב המאסטר של הצומת במערכת ניטור האש האלחוטית.
"
נכון לעכשיו, בניטור האש והאזעקה המוקדמים של מבנים, עדיין נעשה שימוש ברשת הקווית. הקווים מפוזרים במבנה ועלות ההתקנה הראשונית גבוהה. יחד עם זאת, הקו עצמו מהווה גם סכנת שריפה גדולה. לכן, נוצרה סוג חדש של מערכת ניטור אש אלחוטית, נוחה ומהירה להתקנה, ועלותה נמוכה יותר, ויש לה שטח יישום גדול יותר. המיקרו-בקר הוא אחד ממרכיבי הליבה של מערכת ניטור האש. מיקרו-מעבדים ומיקרו-בקרים לשימוש כללי אינם יכולים לעמוד בדרישות צריכת החשמל הנמוכה והעלות הנמוכה של שבב המאסטר של הצומת במערכת ניטור האש האלחוטית.
על מנת להשתלט על הליבה טֶכנוֹלוֹגִיָה של מערכת ניטור האש האלחוטית, להקים פלטפורמת תוכנה וחומרה עם זכויות קניין רוחני עצמאיות, ולקדם את פיתוח מערכת ניטור האש האלחוטית של ארצי, יש צורך בפיתוח מיקרו-מעבד למערכת ניטור האש האלחוטית. מאמר זה השלים את התכנון הפיזי של שבב מיקרו-בקר המוקדש למערכת גילוי האש.
1 ארכיטקטורת שבב SW-A
שבב SW-A הוא שבב בקר היברידי דיגיטלי-אנלוגי ייעודי למערכת גילוי אש אלחוטית המבוססת על ARM Cortex-M0. האוטובוס מאמץ ארכיטקטורת AMBA AHB ו-APB כפול. תדר ההפעלה יכול להגיע עד 50 מגה-הרץ ותומך במספר רמות. חלוקת תדרים פנימית, זה יכול לרוץ גם בתדר נמוך מאוד במצב המתנה; מובנה קצב דגימה גבוה של 12 סיביות בקירוב רצוף 8 ערוצים ADC, שיכול לסרוק ברצף מ-8 חיישנים (כגון טמפרטורה חיישן, חיישן עשן, חיישן עוצמת האור וכו') ) האות נדגם ישירות, מומר ונשמר. תוכנית הזיהוי הראשית יכולה לקרוא את הנתונים שנדגמו התואמים לחיישן המטרה לעיבוד ולקבוע אם התרחשה שריפה.
18 KBSRAM מובנה, אשר יכול לשמש כ-FLASH ו-RAM בצורה גמישה כדי לעמוד בניטור אש ואחסון של הליכי עיבוד פשוטים. הוא תומך בפעולת ISP (תכנות בתוך המערכת) ובפעולת IAP (תכנות בתוך אפליקציה), מה שלא רק נוח לעדכון ושדרוג תוכנית ניטור האש הראשית, אלא גם לאופטימיזציה של תוכנה. הממשק כולל ממשק UART סטנדרטי בתעשייה, ממשק תקשורת SSI (תומך בפרוטוקול SPI, MicroWire ו-SSI), ו-3 קבוצות (6 ערוצים) PWM. הממשקים העשירים והמודולים הפונקציונליים הופכים לשבב הזה פוטנציאל גדול בהרחבת פונקציות.
2 עיצוב פיזי של שבב SW-A
2.1 תהליך התכנון הפיזי אומץ
העיצוב הפיזי של שבב SW-A מתבצע בעזרת כלי ה-EDA של Synopsys IC מהדר, תוך שימוש בתהליך העיצוב האופייני של IC Compiler. מבוסס על תהליך CMOS של TSMC (TSMC) 180 ננומטר. לאחר שהעיצוב הפיזי מוכן (עיצוב ספריית הלוגיקה, הגדרת הספרייה הפיזית, הגדרת הקבצים הקשורים ל-TLU-Plus והגדרת ה-netlist ברמת השער לקריאה ואילוצי השהיה הסטנדרטיים), תוכל להתחיל את העיצוב הפיזי ולהשלים את העיצוב תכנון (תכנון עיצוב), מיקום, סינתזה של עץ השעון, ניתוב וגימור שבבים.
2.2 תכנון עיצוב
תכנון עיצוב הוא שלב חשוב מאוד בעיצוב הפיזי של השבב; הוא כולל בעיקר תכנית קומה ו-Powerplant.
בנסיבות רגילות, לפני תחילת הפריסה, מעצבים צריכים לעתים קרובות להשקיע זמן רב בתוכנית קומה ותוכנית כוח. איכות תכנית התכנון קובעת ישירות את צריכת החשמל של השבב, גודש של תאים סטנדרטיים, סגירת תזמון, יציבות אספקת החשמל וכו'. לכן, תכנון התכנון הוא השלב עם הכי הרבה חזרות ותכנון ידני בכל תהליך התכנון הפיזי. .
תכנית הקומה חייבת להשלים את פריסת ה-IO, מיקום PAD, מיקום מאקרו (כולל מודולים אנלוגיים, יחידות אחסון וכו'), כמו גם את צורת השבב, הגודש (Congestion) והגדרות האזור. כשבב בקרה מונחה משתמש, הפריסה של IO חייבת לשקול באופן מקיף את צרכי המשתמש ודרישות העיצוב, והממדים האנכיים והאופקיים של PADs פונקציונליים שונים גם הם שונים. במאמר זה, ה-PAD עם ממדים גדולים יותר בכיוונים אנכיים ואופקיים מונח בצד הצפוני והדרומי של השבב, וה-PAD בגודל חד-כיווני קטן יותר ממוקם בצד המזרחי והמערבי של השבב עם הצד הגדול. פונה לדרום ולצפון (ראה איור 2(א)). הנח את ה-PAD סביב השבב בגודל גדול יותר בשני הכיוונים (ראה איור 2(ב)). עיצוב זה יעיל מאוד בהקטנת שטח השבב.
המאקרו שהשבב צריך להיות ממוקם כוללים SRAM, ROM, ADC ו-ANALOG_TOP. מאמר זה שוקל באופן מקיף את הקשר המיקום שלהם עם IO ומאתר אותם סביב השבב, כך שניתן לשמור אזור ריק בשבב להצבת תאים סטנדרטיים. על מנת להבטיח את החיבור בין המאקרו ל-PAD וליחידות הסטנדרטיות, יש רק אזור ריק סביב כל מאקרו. אין להציב יחידות סטנדרטיות באזור זה בשום פנים ואופן. הפקודות הספציפיות הן כדלקמן:
שבב זה מתוכנן עם שטח שמור של 40 מיקרומטר בין אזור הליבה של התא הסטנדרטי לבין המאקרו וה-PAD להצבת טבעת החשמל (PowerRing) וחיווט חיבור. על מנת למנוע חפיפה בין התאים הסטנדרטיים, השתמש בפקודה כדי להבטיח שניתן למקם את התאים הסטנדרטיים רק בתעלות בגובה העולה על 10 מיקרומטר. לאחר הגדרת תוכנית פריסת השבב, השתמש בפקודה creat_fp_placement עבור פריסה מוקדמת. שבב זה תוכנן ומיוצר באמצעות תהליך TSMC 180 ננומטר. זה דורש עבודה מתח של 1.8 וולט ותנודת מתח מרבית נסבלת של ±10%. לכן, כאשר מתכננים את אספקת החשמל במאמר זה, דרישות אספקת החשמל של השבב ונפילת המתח הנגרמת על ידי קו הקישור נחשבות באופן מקיף (IR-Drop) ושטח רשת חשמל קטן יותר, שתי טבעות חשמל ו-14 רצועות חשמל ( רצועה) מעוצבים. לאחר ניתוח רשת החשמל (Analyze Pow-er Network), ה-IR-Drop המקסימלי של עיצוב זה הוא 29.7 mV. איור 3(א) הוא תוכנית התכנון של השבב, ואיור 3(ב) הוא דיאגרמת חלוקת נפילות המתח של השבב.
2.3 פריסה
איכות המיקום היא המפתח להצלחה או כישלון של העיצוב הפיזי של השבב. המשימה העיקרית של הפריסה היא להשלים את זמן ההגדרה של הצבת ותיקון היחידות הסטנדרטיות בתכנון. לפני שהפריסה מתחילה באופן רשמי, עליך להשתמש בפקודה check_physical_design כדי לבדוק אם הכנת הפריסה הושלמה. יש לוודא שהמיקומים של כל ה- Hard Macro ו-IO קבועים; כל הפינים הלוגיים והפינים הפיזיים בעיצוב תואמים זה לזה; כל היחידות הלוגיות מתאימות להן היחידה הפיזית; המידות של כל היחידות בעיצוב תוקנו. על מנת להקל על החיבור והניתוב, לפני שמתחילים להציב את התאים הסטנדרטיים, ניתן להגדיר אזור מסוים בשבב כ-Place-ment Blockage (Place-ment Blockage). לכלי ICC יש הגבלות שונות, כגון איסור על תאים סטנדרטיים לפריסה גסה, לאפשר רק לתאים סטנדרטיים לאופטימיזציה של פריסה, ולאפשר רק חיווט וכו'; בתכנון זה, מספר אזורי הגבלת פריסה מוגדרים כדי להקל על ADC, ANALOG_TOP וכו'. חיבור עם IO (ראה איור 4(א)).
לאחר שהפריסה מוכנה, תוכל להשתמש בפקודה place_opt כדי לבצע פריסה עם אילוצים נוספים. הפקודה מבצעת מיקום גס, סינתזת רשת גבוהה, אופטימיזציה פיזית ולגליזציה. קבע את מיקום היחידה לפי שלושת השלבים הראשונים (ראה איור 4(ב)), ולבסוף הצב את היחידה הסטנדרטית במצב המחושב בצורה נכונה באמצעות לגליזציה (ראה איור 4(ג)). הפקודות הספציפיות לעיצוב הפיזי של מאמר זה הן כדלקמן:
נדרשים כלים לתיקון אזורים שאינם נתיב השעון הקריטי, במידת מאמץ גבוהה. השתמש בכלי הבקרה "-congestion" כדי להפחית ככל האפשר את הגודש של השבב כדי להקל על החיווט הבא, והשתמש באפשרות "-power-er" כדי לשלוט באופטימיזציה של הכלים צריכת חשמל דליפה, צריכת חשמל דינמית והספק נמוך מַעֲרָך.
לאחר השלמת הפריסה, ניצול השטח של השבב מוצג בטבלה 1. דרגת הגודש מרוכזת בין 0.625 ל-0.875, ומידת הגודש מתונה. אין בזבוז של שטח שבב עקב ניצול נמוך של שבבים או עומס מוגזם. זה מוביל לקשיים בתכנון הבא ואפילו עיצוב מחדש.
2.4 סינתזת עצי שעון
אחת המשימות העיקריות של סינתזת עץ השעון היא לשלוט בסטיית השעון בטווח מקובל כדי להבטיח עבודה יעילה ונטולת שגיאות של השבב. אסטרטגיית סינתזת עץ השעון של שבב זה היא כדלקמן: הסינתזה הלוגית של עץ השעון (clock-cts), הסינתזה הפיזית של עץ השעון (clock-psyn) והחיווט של עץ השעון (שעון-מסלול). שלב הסינתזה הלוגית של עץ השעון משלים רק שתי משימות: על ידי חישוב ההשהיה בכל נתיב שעון, מתקבלים המיקום והגודל של המאגר (מאגר, מהפך) שצריך להכניס (נשלט על ידי אפשרות הפקודה -only_cts) ; עקב תפקוד רשת השעונים הצריכה מהווה חלק גדול מאוד מצריכת החשמל הכוללת, ולכן יש לבצע אופטימיזציה של צריכת החשמל (-power) במהלך סינתזת עץ השעון ולא מבצעים חיווט בשלב זה. הפקודות הספציפיות הן כדלקמן:
בשלב הסינתזה הפיזית של עץ השעון, ממקמים את המאגר המוכנס במיקום מדויק, מבצעים חילוץ RC ובודקים את עיכוב ההכנסה המקסימלי, השהיית ההכנסה המינימלית, סטיית השעון המקסימלית וזמן ההמרה המקסימלי של רשת השעון על ידי הכוונה לקובץ אילוצי השהיה (SDC). ולתקן את הפרת האחיזה בעיצוב. על מנת להקל על החיווט של הרשת הלא-שעון, יש להוסיף את אפשרות -ar-ea_recovery בשלב זה כדי לצמצם את אזור החיבור. צריכת החשמל עדיין אופטימלית בשלב זה. בעת השלמת ניתוב עץ השעון, מאמר זה משתמש במודל arnoldi כדי לחשב במדויק את ההשהיה של עץ השעון ושיטה איטרטיבית של 15 מחזורים לניתוב שעון. טבלה 2 היא מצב התזמון של התכנון לפני סינתזת השעון. ברור שיש מספר נתיבים קריטיים ויש הרבה הפרות של זמן הקמה; לאחר השלמת סינתזת עץ השעון, בדיקת השעון מתבצעת, ולא נמצאה הפרת שעון, מה שמצביע על כך שסינתזת עץ השעון הושלמה.
2.5 השלמת חיווט ושבב
מאמר זה מפריד בין חיווט ואופטימיזציה שלו. ראשית, השלימו ניתוב גלובלי, פירוט ניתוב, וחיפוש ותיקון בשלב החיווט הראשוני, ולאחר מכן השתמש באלגוריתמים טופולוגיים כדי לייעל את החיווט, ובאותו הזמן צריכת החשמל הדליפה הנוכחית מותאמת. על מנת למנוע את התרחשות אפקט האנטנה, תכנון תיקון אפקט האנטנה מתבצע על השבב בשלב השלמת השבב. בשלב זה, עדיין יש אזורים ריקים בשבב, ויש למלא את הקובץ כדי לעמוד בדרישות DRC. איור 5 הוא פריסת העיצוב הפיזי של השבב. טבלה 3 היא השטח וצריכת החשמל של השבב. ניתן לראות שהשטח הכולל הוא 2 794 371.012 703 מיקרומטר2, וצריכת החשמל הכוללת היא 11.635 4 mW. הסימולציה מוכיחה שהשבב פועל בתדר שעון של 50 מגהרץ עבודה רגילה, עומדים בדרישות התכנון, מוכיחים שתכנון זה נכון ויעיל.
סיכום 3
בהתבסס על תהליך TSMC 180 ננומטר, מאמר זה השלים את התכנון הפיזי של שבב מיקרו-מעבד המשמש במערכת ניטור האש האלחוטית. לאחר שימוש באסטרטגיות שונות להשלמת תכנון פריסת השבב, הפריסה, סינתזת עצי השעון ושלבי עיצוב החיווט, מתקבלות התוצאות הפריסה, השטח, צריכת החשמל ודוחות אחרים של השבב. לאחר התכנון הפיזי, מחווני העיצוב של השבב עומדים בדרישות התכנון, מה שמוכיח את נכונות העיצוב הפיזי של השבב.
נכון לעכשיו, בניטור האש והאזעקה המוקדמים של מבנים, עדיין נעשה שימוש ברשת הקווית. הקווים מפוזרים במבנה ועלות ההתקנה הראשונית גבוהה. יחד עם זאת, הקו עצמו מהווה גם סכנת שריפה גדולה. לכן, נוצרה סוג חדש של מערכת ניטור אש אלחוטית, נוחה ומהירה להתקנה, ועלותה נמוכה יותר, ויש לה שטח יישום גדול יותר. המיקרו-בקר הוא אחד ממרכיבי הליבה של מערכת ניטור האש. מיקרו-מעבדים ומיקרו-בקרים לשימוש כללי אינם יכולים לעמוד בדרישות צריכת החשמל הנמוכה והעלות הנמוכה של שבב המאסטר של הצומת במערכת ניטור האש האלחוטית.
על מנת לשלוט בטכנולוגיית הליבה של מערכת ניטור האש האלחוטית, להקים פלטפורמת תוכנה וחומרה עם זכויות קניין רוחני עצמאיות ולקדם את פיתוח מערכת ניטור האש האלחוטית של ארצי, יש צורך בפיתוח מיקרו-מעבד לניטור אש אלחוטי. מערכת. מאמר זה השלים את התכנון הפיזי של שבב מיקרו-בקר המוקדש למערכת גילוי האש.
1 ארכיטקטורת שבב SW-A
שבב SW-A הוא שבב בקר היברידי דיגיטלי-אנלוגי ייעודי למערכת גילוי אש אלחוטית המבוססת על ARM Cortex-M0. האוטובוס מאמץ ארכיטקטורת AMBA AHB ו-APB כפול. תדר ההפעלה יכול להגיע עד 50 מגה-הרץ ותומך במספר רמות. חלוקת תדרים פנימית, זה יכול לרוץ גם בתדר נמוך מאוד במצב המתנה; מובנה קצב דגימה גבוה של 12 סיביות בקירוב רצוף 8 ערוצים ADC, שיכול לסרוק ברצף מ-8 חיישנים (כגון חיישן טמפרטורה, חיישן עשן, חיישן עוצמת אור וכו') ) האות נדגם ישירות, מומר, ו שמור. תוכנית הזיהוי הראשית יכולה לקרוא את הנתונים שנדגמו התואמים לחיישן המטרה לעיבוד ולקבוע אם התרחשה שריפה.
18 KBSRAM מובנה, אשר יכול לשמש כ-FLASH ו-RAM בצורה גמישה כדי לעמוד בניטור אש ואחסון של הליכי עיבוד פשוטים. הוא תומך בפעולת ISP (תכנות בתוך המערכת) ובפעולת IAP (תכנות בתוך אפליקציה), מה שלא רק נוח לעדכון ושדרוג תוכנית ניטור האש הראשית, אלא גם לאופטימיזציה של תוכנה. הממשק כולל ממשק UART סטנדרטי בתעשייה, ממשק תקשורת SSI (תומך בפרוטוקול SPI, MicroWire ו-SSI), ו-3 קבוצות (6 ערוצים) PWM. הממשקים העשירים והמודולים הפונקציונליים הופכים לשבב הזה פוטנציאל גדול בהרחבת פונקציות.
2 עיצוב פיזי של שבב SW-A
2.1 תהליך התכנון הפיזי אומץ
התכנון הפיזי של שבב SW-A מתבצע בעזרת כלי ה-EDA IC Compiler של Synopsys, תוך שימוש בתהליך התכנון האופייני של IC Compiler. מבוסס על תהליך CMOS של TSMC (TSMC) 180 ננומטר. לאחר שהעיצוב הפיזי מוכן (עיצוב ספריית הלוגיקה, הגדרת הספרייה הפיזית, הגדרת הקבצים הקשורים ל-TLU-Plus והגדרת ה-netlist ברמת השער לקריאה ואילוצי השהיה הסטנדרטיים), תוכל להתחיל את העיצוב הפיזי ולהשלים את העיצוב תכנון (תכנון עיצוב), מיקום, סינתזה של עץ השעון, ניתוב וגימור שבבים.
2.2 תכנון עיצוב
תכנון עיצוב הוא שלב חשוב מאוד בעיצוב הפיזי של השבב; הוא כולל בעיקר תכנית קומה ו-Powerplant.
בנסיבות רגילות, לפני תחילת הפריסה, מעצבים צריכים לעתים קרובות להשקיע זמן רב בתוכנית קומה ותוכנית כוח. איכות תכנית התכנון קובעת ישירות את צריכת החשמל של השבב, גודש של תאים סטנדרטיים, סגירת תזמון, יציבות אספקת החשמל וכו'. לכן, תכנון התכנון הוא השלב עם הכי הרבה חזרות ותכנון ידני בכל תהליך התכנון הפיזי. .
תכנית הקומה חייבת להשלים את פריסת ה-IO, מיקום PAD, מיקום מאקרו (כולל מודולים אנלוגיים, יחידות אחסון וכו'), כמו גם את צורת השבב, הגודש (Congestion) והגדרות האזור. כשבב בקרה מונחה משתמש, הפריסה של IO חייבת לשקול באופן מקיף את צרכי המשתמש ודרישות העיצוב, והממדים האנכיים והאופקיים של PADs פונקציונליים שונים גם הם שונים. במאמר זה, ה-PAD עם ממדים גדולים יותר בכיוונים אנכיים ואופקיים מונח בצד הצפוני והדרומי של השבב, וה-PAD בגודל חד-כיווני קטן יותר ממוקם בצד המזרחי והמערבי של השבב עם הצד הגדול. פונה לדרום ולצפון (ראה איור 2(א)). הנח את ה-PAD סביב השבב בגודל גדול יותר בשני הכיוונים (ראה איור 2(ב)). עיצוב זה יעיל מאוד בהקטנת שטח השבב.
המאקרו שהשבב צריך להיות ממוקם כוללים SRAM, ROM, ADC ו-ANALOG_TOP. מאמר זה שוקל באופן מקיף את הקשר המיקום שלהם עם IO ומאתר אותם סביב השבב, כך שניתן לשמור אזור ריק בשבב להצבת תאים סטנדרטיים. על מנת להבטיח את החיבור בין המאקרו ל-PAD וליחידות הסטנדרטיות, יש רק אזור ריק סביב כל מאקרו. אין להציב יחידות סטנדרטיות באזור זה בשום פנים ואופן. הפקודות הספציפיות הן כדלקמן:
שבב זה מתוכנן עם שטח שמור של 40 מיקרומטר בין אזור הליבה של התא הסטנדרטי לבין המאקרו וה-PAD להצבת טבעת החשמל (PowerRing) וחיווט חיבור. על מנת למנוע חפיפה בין התאים הסטנדרטיים, השתמש בפקודה כדי להבטיח שניתן למקם את התאים הסטנדרטיים רק בתעלות בגובה העולה על 10 מיקרומטר. לאחר הגדרת תוכנית פריסת השבב, השתמש בפקודה creat_fp_placement עבור פריסה מוקדמת. שבב זה תוכנן ומיוצר באמצעות תהליך TSMC 180 ננומטר. הוא דורש מתח עבודה של 1.8 וולט ותנודת מתח מקסימלית נסבלת של ±10%. לכן, כאשר מתכננים את אספקת החשמל במאמר זה, דרישות אספקת החשמל של השבב ונפילת המתח הנגרמת על ידי קו הקישור נחשבות באופן מקיף (IR-Drop) ושטח רשת חשמל קטן יותר, שתי טבעות חשמל ו-14 רצועות חשמל ( רצועה) מעוצבים. לאחר ניתוח רשת החשמל (Analyze Pow-er Network), ה-IR-Drop המקסימלי של עיצוב זה הוא 29.7 mV. איור 3(א) הוא תוכנית התכנון של השבב, ואיור 3(ב) הוא דיאגרמת חלוקת נפילות המתח של השבב.
2.3 פריסה
איכות המיקום היא המפתח להצלחה או כישלון של העיצוב הפיזי של השבב. המשימה העיקרית של הפריסה היא להשלים את זמן ההגדרה של הצבת ותיקון היחידות הסטנדרטיות בתכנון. לפני שהפריסה מתחילה באופן רשמי, עליך להשתמש בפקודה check_physical_design כדי לבדוק אם הכנת הפריסה הושלמה. יש לוודא שהמיקומים של כל ה- Hard Macro ו-IO קבועים; כל הפינים הלוגיים והפינים הפיזיים בעיצוב תואמים זה לזה; כל היחידות הלוגיות מתאימות להן היחידה הפיזית; המידות של כל היחידות בעיצוב תוקנו. על מנת להקל על החיבור והניתוב, לפני שמתחילים להציב את התאים הסטנדרטיים, ניתן להגדיר אזור מסוים בשבב כ-Place-ment Blockage (Place-ment Blockage). לכלי ICC יש הגבלות שונות, כגון איסור על תאים סטנדרטיים לפריסה גסה, לאפשר רק לתאים סטנדרטיים לאופטימיזציה של פריסה, ולאפשר רק חיווט וכו'; בתכנון זה, מספר אזורי הגבלת פריסה מוגדרים כדי להקל על ADC, ANALOG_TOP וכו'. חיבור עם IO (ראה איור 4(א)).
לאחר שהפריסה מוכנה, תוכל להשתמש בפקודה place_opt כדי לבצע פריסה עם אילוצים נוספים. הפקודה מבצעת מיקום גס, סינתזת רשת גבוהה, אופטימיזציה פיזית ולגליזציה. קבע את מיקום היחידה לפי שלושת השלבים הראשונים (ראה איור 4(ב)), ולבסוף הצב את היחידה הסטנדרטית במצב המחושב בצורה נכונה באמצעות לגליזציה (ראה איור 4(ג)). הפקודות הספציפיות לעיצוב הפיזי של מאמר זה הן כדלקמן:
נדרשים כלים לתיקון אזורים שאינם נתיב השעון הקריטי, במידת מאמץ גבוהה. השתמש בכלי הבקרה "-congestion" כדי להפחית ככל האפשר את הגודש של השבב כדי להקל על החיווט הבא, והשתמש באפשרות "-power-er" כדי לשלוט באופטימיזציה של הכלים צריכת חשמל דליפה, צריכת חשמל דינמית והספק נמוך מַעֲרָך.
לאחר השלמת הפריסה, ניצול השטח של השבב מוצג בטבלה 1. דרגת הגודש מרוכזת בין 0.625 ל-0.875, ומידת הגודש מתונה. אין בזבוז של שטח שבב עקב ניצול נמוך של שבבים או עומס מוגזם. זה מוביל לקשיים בתכנון הבא ואפילו עיצוב מחדש.
2.4 סינתזת עצי שעון
אחת המשימות העיקריות של סינתזת עץ השעון היא לשלוט בסטיית השעון בטווח מקובל כדי להבטיח עבודה יעילה ונטולת שגיאות של השבב. אסטרטגיית סינתזת עץ השעון של שבב זה היא כדלקמן: הסינתזה הלוגית של עץ השעון (clock-cts), הסינתזה הפיזית של עץ השעון (clock-psyn) והחיווט של עץ השעון (שעון-מסלול). שלב הסינתזה הלוגית של עץ השעון משלים רק שתי משימות: על ידי חישוב ההשהיה בכל נתיב שעון, מתקבלים המיקום והגודל של המאגר (מאגר, מהפך) שצריך להכניס (נשלט על ידי אפשרות הפקודה -only_cts) ; עקב תפקוד רשת השעונים הצריכה מהווה חלק גדול מאוד מצריכת החשמל הכוללת, ולכן יש לבצע אופטימיזציה של צריכת החשמל (-power) במהלך סינתזת עץ השעון ולא מבצעים חיווט בשלב זה. הפקודות הספציפיות הן כדלקמן:
בשלב הסינתזה הפיזית של עץ השעון, ממקמים את המאגר המוכנס במיקום מדויק, מבצעים חילוץ RC ובודקים את עיכוב ההכנסה המקסימלי, השהיית ההכנסה המינימלית, סטיית השעון המקסימלית וזמן ההמרה המקסימלי של רשת השעון על ידי הכוונה לקובץ אילוצי השהיה (SDC). ולתקן את הפרת האחיזה בעיצוב. על מנת להקל על החיווט של הרשת הלא-שעון, יש להוסיף את אפשרות -ar-ea_recovery בשלב זה כדי לצמצם את אזור החיבור. צריכת החשמל עדיין מותאמת בשלב זה. בעת השלמת ניתוב עץ השעון, מאמר זה משתמש במודל arnoldi כדי לחשב במדויק את ההשהיה של עץ השעון ושיטה איטרטיבית של 15 מחזורים לניתוב שעון. טבלה 2 מציגה את מצב התזמון של העיצוב לפני סינתזת השעון. ברור שיש מספר נתיבים קריטיים ויש הרבה הפרות של זמן הקמה; לאחר השלמת סינתזת עץ השעון, השעון נבדק שוב, ולא נמצאה הפרת שעון, מה שמצביע על כך שסינתזת עץ השעון הושלמה.
2.5 השלמת חיווט ושבב
מאמר זה מפריד בין ניתוב לאופטימיזציה. ראשית, השלם ניתוב גלובלי, פירוט ניתוב, וחיפוש ותיקון בשלב הניתוב הראשוני, ולאחר מכן השתמש באלגוריתמים טופולוגיים כדי לייעל את הניתוב, ובאותו הזמן צריכת החשמל הדליפה הנוכחית מותאמת. על מנת למנוע את התרחשות אפקט האנטנה, תכנון תיקון אפקט האנטנה מתבצע על השבב בשלב השלמת השבב. בשלב זה, עדיין יש אזורים ריקים בשבב, ויש למלא את הקובץ כדי לעמוד בדרישות DRC. איור 5 הוא פריסת העיצוב הפיזי של השבב, וטבלה 3 היא השטח וצריכת החשמל של השבב. ניתן לראות שהשטח הכולל הוא 2 794 371.012 703 מיקרומטר2, וצריכת החשמל הכוללת היא 11.635 4 mW. הסימולציה מוכיחה שהשבב פועל בתדר שעון של 50 מגהרץ עבודה רגילה, עומדים בדרישות התכנון, מוכיחים שתכנון זה נכון ויעיל.
סיכום 3
בהתבסס על תהליך TSMC 180 ננומטר, מאמר זה השלים את התכנון הפיזי של שבב מיקרו-מעבד המשמש במערכת ניטור האש האלחוטית. לאחר שימוש באסטרטגיות שונות להשלמת תכנון פריסת השבב, הפריסה, סינתזת עצי השעון ושלבי עיצוב החיווט, מתקבלות התוצאות הפריסה, השטח, צריכת החשמל ודוחות אחרים של השבב. לאחר התכנון הפיזי, מחווני העיצוב של השבב עומדים בדרישות התכנון, מה שמוכיח את נכונות העיצוב הפיזי של השבב.