《Innovus教程 - Flow系列 - 摆放宏单元

(理论+实践+命令)》

理论：

在Innovus里面有个新功能是mix placer，可以将Macro当成Std cell一样去自动摆放一起做Place(这样就不用手工做Floorplan了)。

在公司里面Team Try之后发现它的结果挺好的，尤其是Power上面，要比S家的工具低很多(PTPX分析结果，低很多是相对说的，

Flow越靠近后端，其实节省的功耗比例是越低的，没有前端那么显著

)。刚开始看到结果的时候我感觉很不可思议，因为S家的后端工具在低功耗方面优化策略以及优化选项都蛮多的，居然差别挺大的。

本人并没有尝试对比过mix placer的结果，有空也自己Try一下，这里介绍一下传统的Floorplan。

对于Floorplan而言，一般人们更倾向于靠自己的经验去摆放Macro，摆放它们时不仅要考虑面积、互联线长等传统问题，还需要考虑Place阶段，Macro的摆放对于Place的影响。因为Macro从本质上讲就是一个巨型的标准单元，很多Macro也存在于各个模块内，在Floorplan阶段并不能和模块对等的考虑。对于这个问题，人们根据实际生活中的经验，提出一种边缘摆放

(edge place)

的方法。

边缘摆放的好处主要来源于下面两点：

1)从目前芯片设计的趋势来看，芯片中除了计算单元外就是随机存储单元RAM、只读存储单元ROM等。这些存储单元占据的芯片面积在有些设计中甚至超过百分之五十。对于存储单元来说，存在数据端口和存储端口，并且周围需要有一些可测性电路。这使得这些单元引线众多且功耗巨大。将它们贴边放置，不仅有利于这些单元的供电，而且防止这些单元过多的引脚对其他单元的布线造成影响。

2)标准单元在布局时，按照Row所划定的高度一排一排的摆放，这样既有利于算法的设计，又有利于工业制造。并且在给各个器件供电时，可以使用横向的电源线将处于同一高度的器件连接在一起统一供电。若是将标准单元都摆放在芯片区域的中心，而大的Macro摆放在四周，就可以使标准单元方便的只用一条电源线连接在一起，而不会被高度不统一的Macro打断。对电源网格的设计提供了巨大便利。

而Macro的摆放原则基本如下，可以参照下面这张图：

1)模块尽量摆放在靠近相应输入输出口(IO pad)的位置。一般来说对于大型的Macro，他们不仅仅需要与芯片内部的其他Macro或者标准单元进行数据交换，还需要与芯片外部的器件进行通信。比如，锁相环单元需要接收外部晶振信号，存储单元需要接收外部地址等。这种数据交换就是靠IO pad进行的，因此摆放在离相应的数据端口附近，有利于减少互联线长度，减少线上延迟，并节约布线资源。

2)大的Macro摆放尽量贴近版图的边缘和角落，这样有利于空间的利用，

要尽量留出一个连续且尽量接近圆形/方形的Core区域来摆放标准单元

。

3)Macro与Macro之间要留有一定空隙，给予布线资源。特别是在Macro的间隙有端口的时候更是如此，

设计者可以通过相邻Marco边界上端口的多少来决定留有多大的间隙比较合适，这样才不至于出现Pin Access的问题

。在使用EDA软件的Floorplan设计时，同样可以给Macro加上晕环(halo)来控制Macro与Macro之间的距离。在ICC中这被成为Keepout Margin，有hard和soft之分，hard区域不允许任何Cell放置在该区域，soft则在coarse place的时候不允许任何Cell放入其内，但是在optimization以及legalization的时候是允许Cell放入其内的，也就是只允许Buffer加入其中。Keepout Margin与Placement Blockage不同，它并不是独立存在的，而是依附于Macro周围，可随Macro移动的。所以它是专门用来控制Macro和其他单元之间距离的一种功能。

4)合理设置Macro摆放的角度。在考量Macro摆放的角度时，不仅仅考虑空间摆放的因素，还要根据端口的连接关系与互连模块的位置来决定。如前面原理图中存储模块的端口方向朝向中央，因为中间的标准单元需要与存储模块进行数据交换，存在互连关系。在实际设计时，不仅要根据端口与标准单元之间的连接关系，还要考虑Macro与Macro之间的互连关系进行综合判断。

实践：

我们可以按照边角的规则摆放宏单元，即尽量将大的宏单元靠角落或者边放置，中间腾出

完整连续的空间

来摆放标准单元。

对后端Flow熟悉一点的可以尝试自己手工摆放。

如果是后端初学者的话建议先不要手工摆放，先跑一下Flow看下效果，可以用下面的命令将一个现成的Floorplan方案load进来：

loadFPlan dtmf_blocks.fp

宏单元的摆放效果如下：

在dtmf_blocks.fp里面也给这些Hard macro周围加了Halo，从上图可以看到。

关于Halo的作用与添加方法下面一节会专门介绍。

用命令来摆放Macro：

除了手工摆放之外，我们也可以通过用命令指定坐标的方式来给这些Macro指定位置。

例如：

placeInstance DTMF_INST/PLLCLK_INST 355.2800 355.4400 R0

我们可以用类似的方式指定其他Macro的位置。

如何得到Macro的物理位置 ：

innovus 62> dbGet selected.Box_ll

{528.84 747.73}

innovus 63> dbGet selected.pt

{528.84 747.73}