[发明专利]一种标准单元库的设计方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及专用集成电路设计领域，尤其涉及一种标准单元库的设计方法和装置。

背景技术

标准单元法是一种基于标准单元库的专用集成电路(ASIC，ApplicationSpecific Integrated Circuit)半定制设计方法，该方法首先将电路设计中的一些基本逻辑单元(如门电路、多路开关、触发器等)，按照最佳设计的原则设计，并作为标准单元存入标准单元库中，在进行专用集成电路设计时，根据电路要求从标准单元库中调用所需标准单元，进行自动逻辑综合及自动布局布线，完成电路的设计。

建立合适的标准单元库是标准单元法中非常重要的步骤。目前的标准单元库主要基于CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补性金属氧化物半导体)工艺。建立CMOS标准单元库的流程主要可分为单元库设计、单元库建模和单元库验证三个阶段。其中，单元库设计又可分为单元库方案设计、电路设计和版图设计。

如图1所示为现有技术中标准单元库设计流程示意图，包括以下步骤：

步骤11，进行单元库方案设计，获取单元库的各项技术指标。

步骤12，获取单位驱动反相器单元的尺寸和晶体管串联比例。

单位驱动反相器是指一倍驱动能力的反相器单元，它是单元库中所有标准单元的尺寸设计的基础，表示了单元库的速度性能。

步骤13，以单位驱动反相器单元的尺寸为基准，设计单元库中其他标准单元的原理图。

步骤12和步骤13属于电路设计过程。

步骤14，获取版图设计基本参数和版图结构。

在进行标准单元的版图设计时，不仅要准确地实现电路原理图要求的内容，而且还要满足自动布局布线工具的要求，因此，标准单元库中的所有标准单元需使用统一的版图结构。

如图2所示为标准单元的版图结构示意图，版图结构是指标准单元版图中各个图形位于边框四周的位置。确定标准单元版图结构的主要参数包括单元高度、电源/地总线宽度、衬底总线宽度以及中线位置。

以上版图结构参数的具体设计方法如下：

(1)单元高度

可以根据版图的水平布线间距和水平布线通道个数来确定单元高度。

目前的布局布线器一般都采用基于网格的布局布线方法，该方法为：在版图上分别按水平和垂直的方向设定固定间距(布线间距)的布线通道，在进行布局布线时，将标准单元和互连线放置在由布线通道构成的网格上。

如图3所示为版图中的单元高度与水平布线间距和水平布线通道的关系示意图，从图3中可以看出，单元高度为水平布线间距的整数倍。其中，版图的水平布线间距根据版图的设计规则确定，布线通道个数则根据单元库技术指标确定。

(2)中线位置

可以根据N型晶体管与P型晶体管的导电电流的比例因子确定中线位置。

晶体管导电电流的大小直接对应了晶体管沟道宽度的大小，表现在版图中即为N型晶体管和P型晶体管的大小，因此，导电电流的比例因子可以等效为N型晶体管的沟道宽度WN和P型晶体管的沟道宽度WP之比。

为了满足单元库的直流特性的要求，单元库的各个标准单元要使用统一的导电电流比例因子，因此，比例因子应根据单元库的直流特性技术指标确定。

(3)电源/地总线宽度

为了能够给标准单元内部的晶体管和互连线留出更大的空间，在确保可提供充足电流的情况下，应尽可能减小标准单元总线的宽度，因此，电源/地总线宽度可根据单元库的最大电流密度技术指标确定。

(4)衬底总线宽度

由于电路在正常工作情况下衬底上的电流很小，所以衬底总线宽度一般取工艺参数中允许的有源区的最小宽度。

以上参数的设计依据和设计来源如表1所示。

表1现有技术中标准单元版图结构参数的设计依据和来源

步骤15，设计每个标准单元的版图，完成单元库设计。

根据电路原理图以及版图设计基本参数的要求，按照上述版图结构为每个标准单元设计版图，从而完成单元库设计。

步骤14和步骤15属于版图设计过程。