嵌入式SRAM编译器设计与IP验证

【摘要】近年来随着半导体存储器技术的快速发展,静态随机存储器(SRAM)因其速度快的特性被广泛应用于各种高速存取场合。SRAM只需长期提供电源,而无需定期的刷新存储单元,是一种静止存取的内存。在现代处理器架构中,SRAM作为高性能系统中不可或缺的一部分,通常作为多级缓存以弥补处理器与DRAM存取时间的差距。随着嵌入式系统的逐渐发展,SRAM常作为电路的一部分嵌入到SOC芯片中。传统全定制SRAM设计周期较长,并且人员需求大、开发成本高。在ASIC芯片设计中,存储器的容量根据用户应用的需求有很大的变化。如何正确快速地设计SRAM和产生SRAMIP核已经成为一个难题。然而,SRAM编译器可满足大多数容量可变的构架,是一种单元库设计与自动化程序结合的软件。预先建好的模板和单元库可以简化编译器代码编写和降低生成IP核的复杂性。本论文基于SRAM电路设计与仿真为SRAM编译器提供的准备文件,开发了一套自动产生SRAMIP核,容量范围为64B-512K的SRAM编译器。该编译器根据仿真数据表、模板和子单元库生成Lib库、CDL和版图等IP核。首先针对28nm工艺的Lib库文件提出一种DetailPower电路的参数提取方案,此方案可分析出不同端口的翻转对SRAM功耗的影响。考虑到长导线电阻电容特性对信号传输的影响,采用π型RC结构建模导线自身的电阻电容和连接器件。根据电路的网表和建模参数,使用Hspice工具仿真出SRAM每个端口的功耗,并开发LibViewer工具抓取Lib库数据,以线性图的形式进行数据分析。接着针对CDL和版图提出各自的拼接算法和开发相应的分析处理工具,包括以GUI形式查看CDL并生成树状图的CDLViewer工具和抓取版图子单元SM选项以实现版图修改和添加PowerRing的GDSBuilder工具。最后本文实现了SRAM编译器IP核的验证,以及通过SRAM性能参数(读写余量、关键点电压差等)评估了编译器设计的合理性。目前此SRAM编译器已被成功的移植到180nn、130nm、65nm和40nm工艺节点的SRAM设计中。
【作者】刘晓庆；
【导师】李正平；
【作者基本信息】安徽大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】SRAM；编译器；IP；Java程序；辅助工具；

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