Teknologi
Full-custom-metodik
Ni faser, hver låst, før den næste begynder, med dokumentation, som en kunde kan læse.
Hvor det betaler sigHvor nogle få celletyper gentages meget mange gange og står for nok af en chips energi eller areal til at gøre en forskel for hele chippen.
Hvornår den skal bruges
Et valg, der træffes blok for blok.
Full-custom gælder de kritiske datavejsblokke. Resten af en chip bruger et standardværktøjsflow. Hvilken behandling hver blok får, afhænger af, hvor dens energi og areal faktisk går hen.
Design på transistorniveau
Celler designet til denne chip, med layout og ledningsføring på transistorniveau, pakket som en karakteriseret blok. Til de kritiske datavejsblokke, der står for chippens energi eller areal.
Projektspecifikke celler
Et foundrybibliotek plus nogle få celler lavet til projektet, blandet med syntetiseret logik. Til blokke, der vinder ved nogle få bedre celler.
Syntese
Et standardcellebibliotek med automatiseret syntese samt placering og routing. Til kontrollogik, grænseflader og resten af chippen og som den baseline, hver skræddersyet blok måles mod.
Værktøjer til kredsløbsdiagram, layout, ekstraktion og sign-off kører i hvert trin af design på transistorniveau.
Hvordan et design bliver til en chipDesign på transistorniveau betaler sig mest, når alle fem er opfyldt.
- Et lille antal celletyper gentages et meget stort antal gange.
- Disse celler står for nok af chippens energi eller areal til at flytte måltallet på chipniveau.
- Funktionen er så stabil, at layoutet ikke kommer til at blive lavet om.
- Der findes en syntetiseret baseline på samme proces at måle mod.
- Projektet har råd til karakterisering og siliciumkorrelation.
I andre tilfælde er projektspecifikke celler eller syntese som regel det mest effektive valg.
Metoden
Ni faser, hver låst før den næste.
En pipeline gemmer hver fases resultat i et register, før den næste fase må bruge det. Denne metode behandler dokumentation på samme måde. En fase afsluttes, når dens dokumentation findes, og en kunde kan læse den.
Egnethed og partitionering
Afgør blok for blok, hvad der får design på transistorniveau, hvad der bruger projektspecifikke celler, og hvad der forbliver syntetiseret, ud fra, hvor energi og areal faktisk går hen.
Dokumentation, en kunde bør forvente
- En partitionstabel med hver bloks andel af areal og effekt og begrundelsen for dens designstil
- En syntetiseret baseline for hver blok, der foreslås som skræddersyet
Arkitektur og definition af datavej
Fastlæg pipelinedybde, bit-slice-struktur, clockskema og mål for forsyningsspænding, før nogen celle tegnes.
Dokumentation, en kunde bør forvente
- En kørbar referencemodel og testvektorer
- Et budget for forsinkelse, energi og areal for hver bit slice, med forudsætningerne angivet
- Listen over sign-off-hjørner
Kredsløbs- og celledesign
Design latches, flip-flops og addere på transistorniveau, og vælg antal finner og tærskeltyper.
Dokumentation, en kunde bør forvente
- Kredsløbsdiagrammer
- SPICE før layout på tværs af hjørner, med setup, hold, retention og støjmargen
- Monte Carlo-statistik
- En sammenligning med den tilsvarende celle i foundrybiblioteket
Layout efter foundryens regler
Tegn celler og bit slices efter foundryens gitter og mønstringsregler, med pinadgang planlagt til routeren.
Dokumentation, en kunde bør forvente
- Fejlfrie DRC-, LVS- og ERC-logs med værktøjs- og regelfilversioner
- Resultater for farvelægning og tæthed
- Hver undtagelse opført med begrundelse
Ekstraktion og simulering efter layout
Træk modstand og kapacitans ud af det faktiske layout, og simulér igen, så resultaterne afspejler layoutet og ikke kredsløbsdiagrammet.
Dokumentation, en kunde bør forvente
- En tabel, der sammenligner forsinkelse og energi før og efter layout
- De parasitiske hjørner, der blev brugt
- En oversigt over de layoutændringer, der blev foretaget som følge heraf
Bibliotekskarakterisering og modeller
Lav de timing-, effekt-, fysiske og funktionelle views, som et digitalt flow har brug for.
Dokumentation, en kunde bør forvente
- Liberty-filer med de strømkilde- og variationsdata, flowet kræver
- Et LEF-abstrakt og en adfærdsmodel
- En QA-rapport, der sammenligner modellerne med SPICE, med stikprøvestørrelse og fejlfordeling
Integration med clock og strømforsyning
Placer de skræddersyede blokke i chippen, og design clock og strømforsyning omkring dem.
Dokumentation, en kunde bør forvente
- Budgetter og resultater for skew og jitter
- Rapporter om statisk og dynamisk IR-drop
- EM-rapporter ved angivet aktivitet og temperatur
- Hierarkisk timing med de leverede modeller
Verifikation og sign-off
Vis, at kredsløbsdiagrammet implementerer RTL'en, og kør derefter fuldt sign-off efter foundryens krav, med margener for variation og ældning.
Dokumentation, en kunde bør forvente
- En ækvivalensrapport mellem RTL og kredsløbsdiagram med omfang og undtagelser
- Timing ved sign-off-hjørnerne, med variation
- En margenrapport for ældning og selvopvarmning
- En underskrevet tjekliste for tape-out
Siliciumkorrelation
Mål faktiske chips, sammenlign dem med modellerne, og før forskellene tilbage til bibliotekerne og margenerne.
Dokumentation, en kunde bør forvente
- Data fra monitorer på chippen
- Shmoo-plots og Vmin-fordelinger på tværs af wafere og proceshjørner
- En tabel, der sammenligner målt med modelleret, med stikprøvestørrelse
Tegningerne viser, hvilken slags dokumentation hver fase giver. Dokumentation, der stammer fra foundryen, deles under NDA, hvor foundryens aftale kræver det.
Full-custom-ydelser
Hvad vi har gjort
To tape-outs på TSMC 16 nm FinFET.
Fra en multiprojektwafer til et fuldt maskesæt blev full-custom-metoden anvendt på rigtige chips.
88kerner
Multiprojektwafer (shuttle)
November 2018
200kerner
Fuldt maskesæt
Juni 2019
Driftsspænding på prøverne fra shuttlen
Prøver fra shuttlen målt ved
0,36 V
Et godt stykke under processens nominelle kernespænding.
Beregningskernen var full-custom; resten af hver chip brugte et standardværktøjsflow.
Hvad arbejdet omfattede
Skræddersyede celler
Skræddersyede multibit-flip-flops og addere blev brugt i beregningskernen.
Lavspændingsbiblioteker
Foundryens cellebiblioteker blev karakteriseret på ny til lav spænding (genkarakterisering).
Håndplacering
Beregningskernen blev placeret i hånden.
Kant mod kant
Kernens delblokke blev placeret kant mod kant uden grænseceller, med 95 % udnyttelsesgrad i placeringen ved tape-out.
Sign-off
Timing og IR-drop blev godkendt på tværs af flere hjørner.
Bring-up
Bring-up blev udført af vores team, med eksterne partnere til kapsling og analyse.
Feedback fra chips
Målinger på chips fra det fulde maskesæt indgik i det efterfølgende design og forfinede valget af celler og hold-margenen for dynamisk logik ved ultralav spænding.
7 nm og 6 nm
Med direkte konto hos TSMC har vi tilladelse til design på 7 nm FinFET og har udført full-custom AI-chipdesign på 6 nm for en førende AI-kunde.
ProcesnoderImmaterielle rettigheder
Patenter og registrerede layoutdesign
CN111308329B
Kinesisk opfindelsespatent
Test og sortering af chips med mange kerner.
CN111294045B
Kinesisk opfindelsespatent
Reduktion af fasestøj i faselåste sløjfer med ladepumpe.
BS.185572790BS.195600134
Registrerede layoutdesign
Layouts af integrerede kredsløb, registreret i virksomhedens navn.
En blok, der kunne have gavn af det?
Send dens specifikation, og hvor dens energi og areal går hen, så vender vi tilbage.