Teknologia
Full-custom-menetelmä
Yhdeksän vaihetta, joista jokainen lukitaan ennen seuraavan alkua, ja todistusaineisto, jonka asiakas voi lukea.
Milloin se kannattaaKun muutama solutyyppi toistuu hyvin monta kertaa ja vastaa niin suuresta osasta piirin energiaa tai pinta-alaa, että se vaikuttaa koko piiriin.
Milloin sitä käytetään
Valinta tehdään lohko kerrallaan.
Full-custom koskee kriittisiä datapolkulohkoja. Piirin muu osa käyttää tavanomaista työkaluvuota. Se, miten kutakin lohkoa käsitellään, riippuu siitä, mihin sen energia ja pinta-ala todella kuluvat.
Transistoritason suunnittelu
Tälle piirille suunnitellut solut, joiden layout ja johdotus tehdään transistoritasolla ja jotka paketoidaan karakterisoiduksi lohkoksi. Kriittisille datapolkulohkoille, jotka vastaavat piirin energiasta tai pinta-alasta.
Projektikohtaiset solut
Sopimusvalmistajan kirjasto ja muutama projektia varten tehty solu syntetisoidun logiikan seassa. Lohkoille, jotka hyötyvät muutamasta paremmasta solusta.
Synteesi
Standardisolukirjasto, automaattinen synteesi sekä sijoittelu ja reititys. Ohjauslogiikalle, liitännöille ja piirin muulle osalle sekä vertailukohtana, johon jokaista räätälöityä lohkoa verrataan.
Kytkentäkaavion, layoutin, ekstraktion ja hyväksynnän työkaluja käytetään transistoritason suunnittelun joka vaiheessa.
Miten suunnitelmasta tulee piiriTransistoritason suunnittelu kannattaa eniten, kun kaikki viisi ehtoa täyttyvät.
- Pieni määrä solutyyppejä toistuu hyvin monta kertaa.
- Nämä solut vastaavat niin suuresta osasta piirin energiaa tai pinta-alaa, että ne vaikuttavat piiritason mittariin.
- Toiminto on niin vakaa, ettei layoutia tehdä uudelleen.
- Samalla prosessilla on syntetisoitu vertailukohta mittausta varten.
- Projektilla on varaa karakterisointiin ja piikorrelaatioon.
Muissa tapauksissa projektikohtaiset solut tai synteesi ovat yleensä tehokkaampi valinta.
Menetelmä
Yhdeksän vaihetta, joista jokainen lukitaan ennen seuraavaa.
Liukuhihna tallentaa kunkin vaiheen tuloksen rekisteriin, ennen kuin seuraava vaihe saa käyttää sitä. Tämä menetelmä kohtelee todistusaineistoa samalla tavalla. Vaihe päättyy, kun sen todistusaineisto on olemassa ja asiakas voi lukea sen.
Soveltuvuus ja ositus
Lohko kerrallaan päätetään, mikä saa transistoritason suunnittelun, mikä käyttää projektikohtaisia soluja ja mikä jää syntetisoiduksi, sen perusteella, mihin energia ja pinta-ala todella kuluvat.
Todistusaineisto, jota asiakas voi odottaa
- Ositustaulukko, jossa on kunkin lohkon osuus pinta-alasta ja tehosta sekä suunnittelutavan perustelu
- Syntetisoitu vertailukohta jokaiselle räätälöitäväksi ehdotetulle lohkolle
Arkkitehtuuri ja datapolun määrittely
Liukuhihnan syvyys, bittiviipalerakenne, kellotus ja käyttöjännitetavoite lukitaan, ennen kuin yhtään solua piirretään.
Todistusaineisto, jota asiakas voi odottaa
- Suoritettava referenssimalli ja testivektorit
- Viive-, energia- ja pinta-alabudjetti kullekin bittiviipaleelle oletuksineen
- Hyväksyntäkulmien luettelo
Kytkentä- ja solusuunnittelu
Salvat, kiikut ja summaimet suunnitellaan transistoritasolla, ja ripojen määrät ja kynnystyypit valitaan.
Todistusaineisto, jota asiakas voi odottaa
- Kytkentäkaaviot
- Layoutia edeltävä SPICE eri kulmissa: setup, hold, retentio ja häiriömarginaali
- Monte Carlo -tilastot
- Vertailu vastaavaan sopimusvalmistajan kirjastosoluun
Layout sopimusvalmistajan säännöillä
Solut ja bittiviipaleet piirretään sopimusvalmistajan ruudukko- ja kuviointisääntöjen mukaan, ja nastojen saavutettavuus suunnitellaan reititintä varten.
Todistusaineisto, jota asiakas voi odottaa
- Puhtaat DRC-, LVS- ja ERC-lokit työkalu- ja sääntötiedostoversioineen
- Väritys- ja tiheystulokset
- Jokainen poikkeus lueteltuna perusteluineen
Ekstraktio ja layoutin jälkeinen simulointi
Resistanssi ja kapasitanssi ekstrahoidaan todellisesta layoutista ja simuloidaan uudelleen, jotta tulokset kuvaavat layoutia eivätkä kytkentäkaaviota.
Todistusaineisto, jota asiakas voi odottaa
- Taulukko viiveen ja energian vertailusta ennen layoutia ja sen jälkeen
- Käytetyt parasiittikulmat
- Kirjaus tämän perusteella tehdyistä layoutmuutoksista
Kirjaston karakterisointi ja mallit
Tuotetaan ajoitus-, teho-, fyysiset ja toiminnalliset näkymät, joita digitaalinen vuo tarvitsee.
Todistusaineisto, jota asiakas voi odottaa
- Liberty-tiedostot, joissa on vuon edellyttämä virtalähde- ja vaihteludata
- LEF-abstrakti ja käyttäytymismalli
- Laadunvarmistusraportti, jossa malleja verrataan SPICEen, otoskokoineen ja virhejakaumineen
Integrointi kellon ja tehonsyötön kanssa
Räätälöidyt lohkot sijoitetaan piiriin, ja kello ja tehonsyöttö suunnitellaan niiden ympärille.
Todistusaineisto, jota asiakas voi odottaa
- Skew- ja jitter-budjetit sekä tulokset
- Staattisen ja dynaamisen IR-pudotuksen raportit
- EM-raportit ilmoitetulla aktiivisuudella ja lämpötilassa
- Hierarkkinen ajoitus toimitetuilla malleilla
Verifiointi ja hyväksyntä
Osoitetaan, että kytkentäkaavio toteuttaa RTL-kuvauksen, ja tehdään sitten täysi hyväksyntä sopimusvalmistajan vaatimusten mukaan vaihtelu- ja ikääntymismarginaaleilla.
Todistusaineisto, jota asiakas voi odottaa
- RTL-kuvauksen ja kytkentäkaavion vastaavuusraportti, jossa kerrotaan sen laajuus ja rajaukset
- Ajoitus hyväksyntäkulmissa vaihtelu huomioiden
- Ikääntymis- ja itselämpenemismarginaalien raportti
- Allekirjoitettu tape-out-tarkistuslista
Piikorrelaatio
Todellisia piirejä mitataan, niitä verrataan malleihin, ja erot viedään takaisin kirjastoihin ja marginaaleihin.
Todistusaineisto, jota asiakas voi odottaa
- Piirin sisäisten monitorien data
- Shmoo-kuvaajat ja Vmin-jakaumat kiekoittain ja prosessikulmittain
- Mitattujen ja mallinnettujen arvojen taulukko otoskokoineen
Piirrokset näyttävät, millaista todistusaineistoa kussakin vaiheessa syntyy. Sopimusvalmistajalta peräisin oleva aineisto jaetaan NDA:n alaisena, jos sopimusvalmistajan sopimus sitä edellyttää.
Full-custom-palvelut
Mitä olemme tehneet
Kaksi tape-outia TSMC:n 16 nm:n FinFET-prosessilla.
Moniprojektikiekosta täyteen maskisarjaan full-custom-menetelmää sovellettiin todellisilla piireillä.
88ydintä
Moniprojektikiekko (shuttle)
Marraskuu 2018
200ydintä
Täysi maskisarja
Kesäkuu 2019
Käyttöjännite shuttle-näytteillä
Shuttle-näytteet mitattu jännitteellä
0,36 V
Selvästi prosessin nimellisen ydinjännitteen alapuolella.
Laskentaydin oli full-custom-suunniteltu; kunkin piirin muu osa käytti tavanomaista työkaluvuota.
Mitä työ kattoi
Räätälöidyt solut
Laskentaytimessä käytettiin räätälöityjä monibittikiikkuja ja summaimia.
Matalan jännitteen kirjastot
Sopimusvalmistajan solukirjastot karakterisoitiin uudelleen matalalle jännitteelle (uudelleenkarakterisointi).
Sijoittelu käsin
Laskentaydin sijoiteltiin käsin.
Sijoittelu reunakkain
Ytimen alilohkot sijoitettiin reunakkain ilman reunasoluja, ja sijoittelun täyttöaste oli tape-outissa 95 %.
Hyväksyntä
Ajoitus ja IR-pudotus hyväksyttiin useissa kulmissa.
Käyttöönotto
Käyttöönoton teki tiimimme, ja koteloinnissa ja analyysissä oli mukana ulkopuolisia kumppaneita.
Palaute piireistä
Täyden maskisarjan piireistä tehdyt mittaukset syötettiin seuraavaan suunnitelmaan, mikä tarkensi solujen valintaa ja dynaamisen logiikan hold-marginaalia erittäin matalalla jännitteellä.
7 nm ja 6 nm
TSMC Direct Account -asiakkaana meillä on lupa 7 nm:n FinFET-suunnitteluun, ja olemme tehneet johtavalle tekoälyalan asiakkaalle 6 nm:n full-custom-tekoälypiirisuunnittelua.
ProsessisolmutImmateriaalioikeudet
Patentit ja rekisteröidyt piirimallit
CN111308329B
Kiinalainen keksintöpatentti
Moniydinpiirien testaus ja luokittelu.
CN111294045B
Kiinalainen keksintöpatentti
Vaihekohinan vähentäminen varauspumppua käyttävissä vaihelukituissa silmukoissa.
BS.185572790BS.195600134
Rekisteröidyt piirimallit
Yhtiön nimiin rekisteröidyt integroitujen piirien piirimallit.
Lohko, joka voisi hyötyä tästä?
Lähettäkää sen määrittely ja tieto siitä, mihin sen energia ja pinta-ala kuluvat, niin vastaamme.