数字IC后端设计实现 | PR工具中到底应该如何控制density和congestion?(ICC2Innovus)

吾爱IC社区星友提问:请教星主和各位大佬,对于一个模块如果不加干预工具会让inst挤成一团,后面eco修时序就没有空间了。如果全都加instPadding会导致面积不够overlap,大家一般怎么处理这种问题?

在数字IC后端设计实现中经常会有这方面的困扰。这也是小编在咱们社区IC后端训练营中一直强调每个步骤做完都要做physical方面的检查——congestion和density map review。

对于一个design结果,congestion的overflow太高会导致design绕不通,这点相信所有人都已经有共识了。那么density太高,会有哪些弊端呢?

1)后续Timing ECO无法做cell sizeup和buffer insertion
2)PT Dmsa Timing和PR Timing ECO后结果一致性差
3)Routing DRC
4)动态IR Drop差

那么我们在做数字后端PR实现时应该如何控制congestion和density的约束呢?

Innovus:

● 设置Module Padding

setPlaceMode -modulePadding 1.2

上面的mode setting相当于把指定module的面积扩大20%。

如果想要reset module padding的设置,我们可以把modulePadding值设置成1.0。

需要注意的是Module padding 仅仅对corase placer引擎有用,而且是一个soft constraint。如果希望工具在其他阶段比如refinePlace也honor这种约束,我们需要使用specifyInstPad来约束。而且还需要设置如下特殊的place mode setting。

setPlaceMode -place_detail_honor_inst_pad

● 均匀摆放

setPlaceMode -place_global_uniform_density true (对于设计density低于70%的更有用)

setPlaceMode -place_global_max_density 0.82

setOptMode -maxLocalDensity 0.75(隐藏变量)

ICC2:

下图所示为ICC2中没有使用congestion和density控制开关的实现结果。从图中可以看到局部区域congestion非常严重,而且module的cell非常聚集,设计中很多地方都是空的。

ICC2 Congestion Map &Density Map

在ICC2中是支持工具自动调整density和congestion约束值的。在place的log中往往能看到如下所示的信息。

Information: Automatic density control has selected the following settings: max_density xx; congestion_driven_max_utilization xx (PLACE-027)

如果我们发现工具自己调整的结果不理想,我们可以通过下面的app option将auto max density功能关掉,并设置上我们自己认为合理的约束值。
set_app_options -list [list plan.place.auto_max_density false]
place.coarse.max_density=0

set_app_options -name place.coarse.congestion_driven_max_util -value $util_value

set_app_options -name place.coarse.max_density -value $density_value

Standard cell均匀分布后的congestion map

● place.coarse.auto_density_control

默认true,工具会在不产生congestion的情况下尽量提高局部的cell density。如果我们发现工具最终做出来的density还是太高了,我们可以不让工具自己来调整density值。

● place.coarse.max_density

默认0,place时local density的最大值,遇到auto density control为true时工具会在不同阶段给出合适的max density值,当我们定义一个density值,工具会尽量按照这个约束值来做标准单元的摆放。

● place.coarse.congestion_driven_max_util

默认0.93,congestion driven的情况下,工具为了降低congestion区域的利用率,其周围的利用率最高可以堆到多少。如果当我们自定义的congestion值超过整个design的利用率,这个设置就失效了。

max_util来控制解congestion时,往四周推散cell的力度,最高不可以超过它。比如max_util=0.9,那么往周围推散cell时,周围的std cell密度(利用率)达到了0.9就停止推了,即使还没有完全解决congestion也会停下来。

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