16nm工艺下GPU芯片STA方法的研究与验证

发布时间：2023-09-17 08:26

　　静态时序分析(Static Timing Analysis,STA)是大规模集成电路设计中非常重要的一环,它能验证设计在时序上的正确性,并决定芯片是否能在要求的频率下正常工作。由于片上偏差的存在,芯片中器件的制造情况和实际的工作环境相对于仿真时序库有所偏离,对芯片的静态时序分析造成了较大的影响。所以,如何基于芯片的具体情况,研究快速精确的时序分析方法,对芯片的后端设计至关重要。本文基于16nm工艺下图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)后端物理设计中的静态时序分析需求,使用EDA工具Innovus和PrimeTime,考虑片上偏差对静态时序分析的影响,研究工程上不同时序分析方法在GPU芯片中的实现方式,并对比时序分析结果,最终实现了GPU后端设计中高精度、高收敛速度的静态时序分析。本文首先在GPU中采用芯片变化相关的静态时序分析方法,相比传统最好最差方法实现了GPU芯片中片上偏差影响的计算。然后,为了优化芯片变化相关方法的时序收敛速度,研究并应用了高阶片上偏差分析方法。最后,为了进一步提高静态时序分析的精确度和速度,对16nm工艺下新提出的统计学片上偏差...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容与章节安排
第二章 静态时序分析与偏差基本理论
    2.1 静态时序分析基本理论
        2.1.1 时序模型分析
        2.1.2 时序库分析
        2.1.3 时序违例检查原理
        2.1.4 GPU芯片基于时序收敛的物理设计流程
    2.2 偏差基本理论
        2.2.1 PVT条件
        2.2.2 偏差来源分析
        2.2.3 片上偏差分析的基本原理
        2.2.4 多工艺角分析方法
    2.3 本章小结
第三章 基于芯片变化相关方法的静态时序分析
    3.1 GPU芯片的时序分析需求简述
        3.1.1 GPU芯片简述
        3.1.2 时序分析需求及判断指标
    3.2 芯片变化相关方法在GPU中的应用实现
    3.3 芯片变化相关方法的时序结果分析
    3.4 芯片变化相关方法在GPU中的局限性分析
        3.4.1 GPU中长时序路径结果分析
        3.4.2 GPU电压降与偏差系数的分析
    3.5 本章小结
第四章 基于高阶片上偏差方法的静态时序分析
    4.1 高阶片上偏差方法的时序库建立
    4.2 高阶片上偏差方法在GPU中的应用实现
    4.3 高阶片上偏差方法的时序结果分析
    4.4 高阶片上偏差方法在GPU中的局限性分析
        4.4.1 GPU时钟树综合的影响分析
        4.4.2 时序减免系数分析
    4.5 本章小结
第五章 基于统计学片上偏差方法的静态时序分析
    5.1 统计学片上偏差方法的研究
        5.1.1 统计学时序分析模型的研究
        5.1.2 统计学时序违例计算的研究
    5.2 统计学片上偏差方法对于GPU的优势分析
        5.2.1 片上偏差影响系数的精度对比
        5.2.2 时序分析时间的对比
        5.2.3 图表模式和路径模式差值的对比
    5.3 统计学片上偏差方法在GPU中的应用实现
        5.3.1 GPU芯片长时序路径的悲观移除
        5.3.2 GPU芯片复杂多输入逻辑门的处理
        5.3.3 16nm工艺中输入端转换时间的片上偏差计算
        5.3.4 GPU物理设计流程中SOCV方法的应用
    5.4 GPU芯片时序结果的验证
        5.4.1 时序结果对比验证
        5.4.2 异常情况分析验证
        5.4.3 PrimeTime工具的校准验证
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3847365