VLSI自动布局布线详解：工具、流程与设计目标

VLSI自动布局布线是VLSI设计的关键步骤，它涉及到对数百万门规模集成电路物理结构的精确设计。这一过程通常由专业的布局布线工具来完成，如Cadence Silicon Ensemble、Cadence S0C42和Synopsys Astro SE等，这些工具提供了高级功能如基于连线的布图规划、电源规划、布局和布线，以及图形化用户界面。 设计流程从逻辑综合后的门级网表开始，该网表已转换为特定工艺的表示形式，并依赖于工艺库中的单元信息，如LEF（Library Exchange Format）、CTLF（Compiled Timing Library Format）和GCF（General Constrains Format）。这些信息文件包含了库单元的结构、设计路径和变量等，是布局布线的基础。 自动布局布线设计主要分为几个阶段： 1. **VLSI自动布局布线概述**：在大规模VLSI设计中，布局布线工具的任务是将逻辑设计映射到实际电路中，确保布通性、时序性能和功耗控制。设计目标不仅要保证功能实现，还要达到预定的性能指标。 2. **布局布线工具**：Cadence和Synopsys等工具提供了一系列功能，如UltraRouter布线器用于基于连线的布线，而Qplace布局器则支持基于时序驱动和功耗优化的布局策略。 3. **输入信息**：包括setup文件（如se.ini、se.env、se.fin和dlc.init），它们用于设置环境变量和初始化参数；库单元信息文件（LEF、CTLF和GCF）定义了设计所需的元件模型；设计数据则包含设计的.V文件、模块DEF和时序信息SDF。 4. **布局布线方法**：主要有基于连线的布局（如布图规划）、基于时序驱动的布局（考虑信号延迟和约束），以及基于功耗优化的布局，以减少电路的能耗。 5. **基于连线的布局布线流程**：这一流程通常涉及选择合适的布线策略，移动和放置元器件，同时监控布局状态并根据需要调整。 6. **图形化操作界面**：用户可以通过图形显示窗口进行直观的操作，如图层管理、图形移动、坐标显示以及状态和命令输入，这提高了设计效率和可读性。 VLSI自动布局布线是一个复杂且精细的过程，它在VLSI设计中扮演着至关重要的角色，需要设计师对工具和技术有深入理解和熟练应用。通过合理的布局，可以确保设计性能、降低成本并满足工业标准。