大规模IC设计中ASIC、COT和COPD模型的选择策略

大规模IC设计中ASIC、COT和COPD模型的选择策略

当前的IC设计日益复杂，部分设计规模达到数百万门以上，时钟速度超过千兆赫兹，而且设计周期越来越短。在这种情况下，设计工程师必须考虑很多因素，而不仅仅考虑选择什么样的设计流程来实现其设计目标。ASIC模型、COT(客户自有工具)模型和COPD(客户自有物理设计)这三种设计流程都具有一定的优势，充分利用基于从RTL到GDSII的综合系统，工程师在采用这些设计流程时可以获得更多的便利。

ASIC、COT与COPD的对比

在传统的ASIC和COT模型中，设计工程师负责描述IC的逻辑功能并定义各种物理实现的约束条件，如时序、I/O连接、功能分割、时钟以及信号完整性和功率完整性。在ASIC模型中，硅片供应商负责开发一个实现以下部分的平台：单元库、I/O单元、嵌入式存储单元、合格的封装-裸片组合、硅片制造、封装、封装元件的测试，并将这些经过测试的元件提交给设计工程师。在COT模型中，客户负责除实际芯片制造以外的其他所有功能设计。

新的COPD模型结合了两者的优点，它提供来自ASIC供应商的通过芯片验证的库、IP和器件制造基本结构，同时还可以在需要的情况下提供从RTL到GDSII执行物理设计的灵活性和控制。

在选择和比较模型时，设计工程师需要考虑有以下因素：

1. 初始的直接成本，即非经常性工程成本(NRE)。

2. 面市时间，从概念到实现的整个周期时间。

3. 批量生产的时间，比面市时间更加重要。

4. 产品品质，包括速度、芯片大小、功耗和可靠性。

5. 间接成本，如在物理设计、封装和测试方面采用的内部专有技术。

6. 决定是自己实现还是购买IP，这将影响产品面市时间。

7. 设计方法，包括实现芯片的最具可预测性途径。

综合结构增强设计的可预测性

在上面所列的因素中，对设计工程师最重要的或许是可预测的设计方法。Magma公司开发了一种基于公共数据模型结构的综合设计系统，采用该系统可以实现从RTL到GDSII的设计，并消除逻辑设计与物理设计之间、设计实现与分析之间的不可预测性，而与具体的设计执行者无关。在该系统中，所有的设计、实现和分析引擎都能直接访问设计中不断更新的逻辑、时序、物理层面以及电子层面的情况，能实现快速动态设计以及分析和修正。该系统中，每个引擎总是知道别的引擎在干什么，因此可以通过采取适当措施来使设计满足性能指标要求。

传统上，工具流程中每个工具都有一个独特的数据模型，并利用文件传递来实现在工具之间传送数据，每个工具孤立地工作。文件从一个工具中读出然后写入到另一个工具，这样可能将浪费几天宝贵的设计时间。为了加强综合，把公共数据库加到这些流程中，并将设计数据存放在公共数据库，这样就避免了在工具之间直接传递设计数据。由于这些耗时的文件交换和按部就班的设计方法，如果由不同的公司负责设计流程不同部分的时候，设计迭代和不可预测流程将仍然是问题所在，甚至还会更加严重。

综合COT流程

一个领先的IC和IP核供应商采用了基于Magma的综合RTL到GDSII系统的COT模型。该公司以前的ASIC流程常常使设计周期很长，增加了生产成本。结合Magma综合物理设计系统和该IP供应商的设计专门技术之后，可以实现全面控制从网表到GDSII的后端过程，减少了为实现时序收敛和降低噪声的迭代次数，同时提高性能并减小芯片尺寸。这种系统不仅增强了设计流程的可预测性，而且使建立和验证整个流程的工作量最小化，并减少了对工程师进行逻辑和物理设计工具培训的工作量。有了这个COT模型，大的复杂设计将能以更具成本效益的方式实现，在提高性能的同时减少了布局布线时间。

综合ASIC和COT流程

一家大的半导体公司一直在利用Magma的综合系统来实现更具可预测性的ASIC和COT流程，Magma统一的数据模型结构的灵活性和可扩展性使该公司将几十年来的设计经验和大批量、可靠的硅片制造技术融入到设计流程中。该公司通过与Magma的合作，建立了一种ASIC设计流程，使他们能够迅速把时序信息反馈到其客户那里。在客户将设计交给其设计中心时，他们能很快地实现在物理层面具有确定性的逻辑，而不是传统上不切实际的统计模型。统一的数据模型和时序报告让他们能决定其客户的设计是否可以在要求的裸片尺寸上实现，并满足大批量生产所要求的可靠性、质量和速度。

该公司在其世界各地的设计中心采用了Magma的综合系统，该系统具有易用性和可定制特性，这使他们能够迅速地在世界各地的所有设计中心采纳这个系统，并创立一个能保证最终产品质量的一致性的设计环境。由于一致性设计环境位于ASIC客户附近，这样就减少了ASIC客户目标与设计实现之间不匹配的机会。

目前，越来越多的公司都想做他们自己的物理设计，而不负责后端制造。Magma综合系统使客户可以根据其经验和物理设计水平来决定在什么设计层次提交其设计。

本文小结

COPD模型为ASIC和COT客户以及代工厂商提供了很多可行性，COPD模型的综合设计系统对设计工程师和硅片供应商来说是非常有益的，它给设计工程师提供更多灵活性。例如，在将设计递交给芯片供应商之前，设计工程师可以选择只做顶层物理设计，或者用引脚分配和时间预算来分割设计，或者实现时钟和功率结构，或者实现到GDSII的完整物理设计。对芯片供应商来说有两个主要好处：首先是降低了设计支持的成本，同时保持了最终的质量；其次，保留客户的一个方法，即不要失去那些希望改变其设计模型的客户。