平衡高级节点定时退出的性能和准确性的挑战

随着流程节点的缩小，复杂性、成本和总体风险也在增加。随着工作电压的降低，曾经可以接受的过程可变性现在成为一个关键项目。简单地增加设计裕度会使芯片失去竞争力。曾经被忽视的物理效应现在也变得至关重要。互连的影响不能再基于简单的电路拓扑来建模。布局工具必须是时间感知的，时间分析工具必须是布局感知的。

为高级流程节点构建、操作和提供所有必需的建模和基础设施所需的工作量也激增。如下图所示，随着工艺节点的推进，能够有效满足所有这些需求的代工厂数量已经大幅减少。

晶圆厂数量严重减少。

在这种高成本和高风险设计的背景下，EDA软件必须提供所需的准确性。此外，由于涉及到巨大的时间和成本压力，这些工具必须在合理的运行时间和计算资源下完成工作。这个过程中最关键的步骤之一是定时退出。密度和功率优化总是非常重要的，但除非时间能够满足，否则设计将无法成功地实现预期的应用。现在，让我们研究一下Synopsys PrimeTime解决方案使用的一些技术，这些技术在性能和准确性之间取得了适当的平衡，以满足高级节点计时签到的需求。

参数化片内变化
从历史上看，如果芯片在“慢”弯和“快”弯通过计时，计时被认为是封闭的。今天，有太多的时间变量和时间边际太紧，这样的方法是行不通的。相反，使用统计延迟分布方法，依赖于延迟/过渡/约束变化建模。参数化片上变化(POCV)技术使用作为统计量存储的值，其分布通过分析作为独立随机变量传播。

为了支持增强的准确性，标准自由变量格式(LVF)包含早期/晚期格式以及时刻格式，用于PrimeTime LVF流。矩格式支持非对称或非高斯分布，包括统计矩(标准偏差、偏度和非中心平均值)。这有助于增强Synopsys IC Compiler II解决方案和PrimeTime之间的时间相关性。例如，在<0.5 V的5 nm工艺中，PrimeTime与SPICE的相关性研究中，使用moments格式，PrimeTime与SPICE的相关性在1.6%的标准偏差之间。

互连变分建模
在高级节点，单元延迟/变异裕度继续缩小。为了提高准确性，对局部变化采用sigma，对全局变化采用降额因子(对于金属)进行建模。这些降额因素包括电阻因素和电容因素。在通过变化的情况下，它被认为是局部的，建模发生在一个单独的文件中，该文件为每个通过层提供每个区域的标准偏差。

多输入开关
对于传统的多输入开关(MIS)，使用系数来模拟这些影响。对于高级节点，这种近似就不适用了。先进的MIS技术根据每个输入的转换/负载/倾斜计算影响，并支持大多数组合单元。与不太准确的MIS模型相比，这种方法与SPICE的相关性得到了改善。通过PrimeTime先进的MIS技术，建模已经证明，与SPICE模型相比，使用该技术产生的波形可以达到1%以内。

提高性能
基于路径的分析(PBA)自从成为基于图的分析(GBA)的高精度替代品以来，在效率和减少悲观情绪方面取得了进步。PBA的增强功能包括穷举式PBA和无限模式穷举式PBA，后者利用了具有智能路径过滤技术和缓存的大规模多线程。PBA的最新创新之一是基于图的细化，通过对时序图的关键区域进行密集的重新分析，将PBA的运行时间提高了2倍到5倍。

集成机器学习
机器学习(ML)技术可以用来生成自己的训练数据，并在飞行中学习。这种方法维护成本低，因为它不需要外部培训或额外的资源。ML算法将运行时间与准确度作为总负松弛度(TNS)的函数进行平衡。在更高级别的TNS中，ML基于路径的分析方法极大地减少了2倍到5倍的运行时间。当设计接近结束时，ML PBA运行时收敛于穷尽式PBA运行时，并且通过构造是完全安全的。PrimeTime还提供了这种基于ml的技术，可提供电力恢复加速，可将电力ECO操作提高4倍。

同时multi-voltage
同时多电压(SMV)是PrimeTime中使用的一种技术，可实现单次运行动态电压和频率缩放(DVFS)跨域分析。这大大加快了不同电压水平和时钟频率设计的分析速度。例如，在一个具有5个电压等级和5个时钟频率的典型分析中，将有25个角要运行。使用SMV，这些弯道都可以在一次运行中完成。

流程规则感知快速ECO
由于eco可以大大增加设计周期，因此用更少的迭代执行eco会对计划产生很大的影响。使用更具有物理意识的ECO流程，位置和路由工具实现ECO封闭所需的迭代更少。PrimeTime使用可路由性感知的ECO进程，具有电网感知、引脚访问驱动和引脚轨迹对齐功能。对于7nm及以下，还有其他功能确保ECO关闭，包括通过梯子支持，点触摸规则支持和上下文感知泄漏。

用户界面
图形用户界面(GUI)的可用性对任何EDA工具的整体生产力都有很大的影响。PrimeTime的ECO GUI支持完整的签名驱动的物理/布局编辑，其中包括全芯片容量密度图，有助于分析ECO的影响。这种方法允许交互式ECO编辑，因为设计中的编辑和ECO GUI中的移动单元格提供了关于性能更改的即时反馈。

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本文总结了平衡高级节点计时退出的性能和准确性的方法。如欲了解更多详细信息，请下载题为较低进程节点驱动定时退出软件演进，或按需观看网络研讨会解决当今设计挑战的时机终止的进展．