論STA | POCV/SOCV 對lib 的要求 (4)


  • 在芯片制造過程中的工藝偏差由global variation 和local variation 兩部分組成。

  • 在集成電路設計實現中,global variation 用PVT 跟 RC-corner 來模擬;local variation 用 OCV/ AOCV/ SOCV 來模擬。

  • 在40nm 之前OCV 被廣泛采用,但是OCV 對同一條path 上的所有cell 都設同一個derate 值,如果設的太嚴則過於悲觀,如果設得太松又會導致過多的path 過於樂觀,進入28nm 之后尤其是16nm 之后,OCV 模型越來越"力不從心",於是有了AOCV 模型。

  • AOCV 模型不再是一個簡單的derate 值,而是跟cell 所在path 的邏輯級數和物理位置相關,AOCV table 通常是基於Monte-Carlo 模型仿真得到的(對此有興趣的驢友可以研究一下Virtuoso Variety),它的index 是邏輯級數或distance. 但是AOCV 有兩缺點,
  1. 其一:AOCV derate 值跟cell 的輸入transition 和輸出load 無關,所以不能考慮這部分因素;
  2. 其二,GBA 模式下計算得到的邏輯級數和distance 過於悲觀,而PBA 模式下可以得到精確的邏輯級數和distance 但是runtime 又不可接受。於是又進一步引入了SOCV 。
  • SOCV 可以很好的解決精度和runtime 的問題,本質上,SOCV 是在某個特定PVT 下的SSTA, 即單參數SSTA, 它不再依賴於邏輯級數和distance, 所以也就避免了GBA 模式下計算得到的邏輯級數和distance 過於悲觀;同時SOCV 模型考慮了輸入transition 跟輸出load 的影響,更貼合實際

做精確的SOCV 分析,需要特別的庫支持,在庫里要有針對每一個cell 每一條timing arc 的cell delay, output transition, timing check 的sigma table, table 的兩個index 分別是輸入transition 和輸出load. 

這個特別的庫,就是本文的主題,即:LVF ( Liberty Validation Format ), 

 

 

 

 

OpenSource Liberty Version 2013.12 開始支持LVF; 從2017 年開始,LTAB ( Liberty Advisory Board ) 批准了對LVF 的擴展,以提供先進的moment-based 模型。

 

傳統LVF 中有對cell delay, output transiton, timing check 的ocv_sigma_* table, 這些值表示與相關NLDM表中包含的標稱值的偏差,該值用1-sigma 表示。在表中用關鍵詞 "sigma_type" 來表示是用於early path 還是late path 的分析,但timing check variation 的table 是不分early 跟late 的。

 

 

 

16nm 及以下的先進工藝結點和超低電壓會產生強非高斯分布 (Strongly non-Gaussian ), 表現出均值偏移 ( mean-shift ) 和偏斜效應 ( skewness effects ). 於是從2017 年起新引入了3個moment-based 模型,用於對已有 ocv_sigma_* 模型的矯正。

 

 

 這三個moment-based 分別是:mean-shift, Standard Deviation, Skewness.

 

 

在沒有LVF 時,可以用AOCV table 抽取一個SOCV sigma 值用於簡單非精確分析,除此之外對於SOCV 如果使用Cadence 工具也可以使用SOCV library format, 其格式如下:

 

 


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