Synopsys SiliconSmart ACE 用户手册：2016版

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"siliconsmart ACE用户指南2016" Synopsys公司的SiliconSmart ACE是一款强大的半导体设计工具，专用于liberate的特征提取。该软件提供了对标准单元、输入/输出（IO）单元以及RAM等关键集成电路组件的详细分析和建模。《SiliconSmart ACE User Guide 2016》是该软件的用户手册，旨在帮助用户有效地理解和操作SiliconSmart ACE的各项功能。在2016年发布的这个版本中，用户可以期待获得以下关键知识点： 1. **Liberate特征提取**：Liberate是Synopsys公司的一种库开发工具，它用于创建和验证模拟和数字IC库。SiliconSmart ACE与Liberate结合使用，能够从电路仿真结果中提取精确的库模型参数，这对于确保芯片性能预测的准确性至关重要。 2. **标准单元分析**：SiliconSmart ACE支持对标准单元进行深入分析，包括门延迟、功耗和面积等关键性能指标。这些信息对于优化设计流程和提高设计效率有着直接影响。 3. **IO单元建模**：输入/输出单元是IC设计中的关键部分，SiliconSmart ACE能帮助用户建立详尽的IO单元模型，考虑其高速传输、信号完整性及电源管理的需求。 4. **RAM建模**：对于包含复杂存储结构的设计，SiliconSmart ACE提供了强大的RAM建模能力，确保内存单元的性能符合设计规范。 5. **版权与专有信息**：Synopsys强调其软件和文档的专有性质，并要求用户在许可协议的约束下使用。任何未经授权的使用、复制或分发都是被禁止的。 6. **出口管制声明**：由于涉及技术数据，SiliconSmart ACE的使用受到美国出口管制法律的限制。用户需自行判断并遵守相关法规。 7. **免责声明**：Synopsys及其许可方不提供任何形式的明示或暗示保修，包括但不限于适销性和特定用途适用性的保修。 8. **商标信息**：Synopsys及其产品名称可能为Synopsys公司的注册商标，手册中可能会列出其他相关商标信息。这份用户指南详细介绍了如何使用SiliconSmart ACE进行高效且准确的特征提取，包括软件的安装、配置、操作步骤、问题解决等。通过深入学习和实践，设计工程师可以充分利用这款工具提升他们的集成电路设计能力和效率。

xvi

Contents

Which parameter (nsamples or voltage_resolution) has the higher priority?

378

Why does SiliconSmart output [GND Clamp] tables in the entire range [-V

]? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378

How can I generate rising waveforms in IBIS for open_sink cells . . 379

Generating Data Sheets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381

Using the generate_datasheet Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382

Usage Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383

Cell Schematics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384

Data Sheet Content . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384

Example Data Sheet Reports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385

Simple Combinational Cell Data Sheet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386

Sequential Cell Data Sheet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387

Banner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

Header and Subheader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

Input Pin Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

Delay and Output Transition Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

Constraint Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391

Dynamic Energy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391

Leakage Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392

Setup and Conditions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393

Customizing the Provided Data Sheet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393

Customization Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394

Setting the Data Sheet Customization File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394

Modifying, Adding, and Overriding Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395

Modifying and Adding Existing Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395

Overriding Existing Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396

Setting Transition Time and Load Pin Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396

Reporting a List of Load/Slew Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397

Customizing Data Sheet Format and Content . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

General Report Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

Table Settings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401

Generating User-Supplied Truth Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404

Variable Substitution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404

xvii

Contents

Tcl-Level Substitution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405

Substitution by define_parameters Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405

Late Substitution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405

10.

Validating the Output Liberty File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .407

Qualifying the Liberty File with qualify_library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407

Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408

Using qualify_library. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408

Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409

Validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409

Library Compilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409

Consistency Between CCST and NLDM Timing Models . . . . . . . . . 410

Consistency Between CCSN and NLDM Timing Models . . . . . . . . . 410

Voltage Range Check. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411

Cell Sensitivity Check. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411

Data Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412

Minimum Load Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413

Tolerance Adjustment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413

Addressing Failures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414

qualify_library Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415

Example run.tcl Script . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416

Viewing Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417

Comparing Liberty Files with compare_library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419

Using compare_library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420

Basic Library Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420

Numerical Comparison. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420

Selective Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421

Adding User-Defined Attributes for Comparison . . . . . . . . . . . . . . . 421

Comparison Tolerances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421

Viewing Tolerances. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422

Specifying Tolerances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422

Tolerance Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

compare_library Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

Output Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425

Summary File (summary.log) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425

Difference Files (*.diff) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

Numerical Data Files (*.csv). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427

Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427

xviii

Contents

Running HDL Validation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427

SDF Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428

HDL Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429

Timing and Function Verification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430

Reports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431

11.

Timing Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .433

Timing Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433

Propagation Delays and Transition Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434

Differential Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434

Current Source Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435

CCS Timing Waveform Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

CCS Receiver Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

CCS Receiver Capacitance Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

Maximum Capacitance Measurement for TIEH/TIEL Cells . . . . . . . . . . . 439

Output-to-Output Timing Arc Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

Tri-State Enable and Disable Transition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

Timing Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442

Three-State Enable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442

Three-State Disable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443

Pin Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446

Modeling Three-State Pin Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446

Output Pin Capacitance on Bi-directional and Tri-state Pins . . . . . . 447

Constraints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448

Setup/Hold Measurements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449

Enabling the Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449

Dependent Measurement Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449

Path-Based Constraint Analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452

Enabling Path-Base Constraint Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454

Example of Functional Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455

Measuring Path-Based Setup and Hold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457

Methodology. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459

Constraint Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461

Independent Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461

Dependent Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464

Dependent-Setup Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468

Dependent-Hold Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472

Debugging Dependent Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475

Correction for Dependent-Setup & Dependent-Hold Constraint Modes 475

xix

Contents

Constraint Styles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476

Simulator Bisection Support. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477

Simulator Bisection Checks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478

Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484

Monitoring Internal Nodes for Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484

Pass-Fail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

Relative-Degradation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

Slew-Degradation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

Delay-Reduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489

Relative-Slew-Degradation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489

Pushout-Degradation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489

Advanced Parameters for Constraint Measurements. . . . . . . . . . . . . . . . 490

Negative Setup + Hold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493

Same Data Edge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494

Opposite Data Edge (Data Pulse Width) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495

Negative Constraint Sum Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496

Path-Based Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497

Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498

Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499

Summary of Various Constraint Modes and Styles . . . . . . . . . . . . . . . . . 499

12.

Power and Electromigration Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .503

Internal Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503

Hidden vs. Switching Internal Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506

Multi-Output Pin Cells Power Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508

Output Switching Energy Subtraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508

Splitting default_load Internal Energy Among Multiple Output Pins. . . . . 509

3-D Table Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514

Filling Power Tables that Do Not Occur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515

Pin Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515

Setting Asymmetric cin Thresholds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516

Negative Energy Values in internal_power Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517

Leakage Energy Subtraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517

Leakage Energy Stabilization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518

Input Pin Currents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518

Leakage Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519

Gate Leakage Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520

Contents

Leakage Power State Compression. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521

Reducing the Number of Characterized Leakage States. . . . . . . . . 521

Power Measurement Methodology for Antenna Cells . . . . . . . . . . . . . . . 521

Multi-Rail Power Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522

Multi-Rail Power Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524

Modeling Current/Power from Multiple PG Pins into One PG Pin in Liberty 529

CCS Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530

Optimizing the CCS-Power Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530

CCS Decoupling Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531

MT-CMOS Switch Cells Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531

CCS-Power Model Warnings from Synopsys Library Compiler . . . . . . . . 533

Troubleshooting SiliconSmart Power Models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533

SiliconSmart Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533

Active Driver Netlist Subcircuit Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534

Electromigration (EM) Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535

Electromigration Flow. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537

EM Threshold Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537

EM Characterization and Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538

Using EM in SiliconSmart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539

Incremental EM Characterization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540

Parameters for EM Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540

EM Characterization Directory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541

13.

CCS-Noise Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .543

Overview of CCS-Noise Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543

Enabling CCS-Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545

configure (CCS-Noise) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545

characterize (CCS-Noise) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546

model (CCS-Noise) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547

Selectively Choosing Pin-Based Noise Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547

Generating Single CCBs for Input and Output Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . 548

CCS-Noise Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548

CCS-Noise IV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548

CCS-Noise Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549

CCS-Noise Propagation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550

CCS-Noise Miller Capacitance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550

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