introduction
- 用PTPX的好处？作为前端设计人员来说，个人理解：
- averaged power analysis
- time-based power analysis
- power modeling overview
  - 静态漏电流功耗
    - 本征漏电流功耗
    - gate漏电流功耗
  - 动态功耗
    - 内部功耗
    - switching开关功耗
- 设置power derating factor
- 生成power models
PTPX power analysis flow
- 1. 使能power分析
- 2. 执行vector分析
- 3. 吃design
- 4. 设置变量
- timing分析
- 检查功耗分析的潜在error
- 选择功耗分析模式
平均功耗的分析
time-based功耗分析
multivoltage功耗分析
时钟网络的功耗分析
报告report命令
功耗的图形界面
toggle-rate和switching activity区别？
参考文档

很多地方，是个人理解。也许有误差。看到勿怪。
功耗分析，用ptpx；
功耗优化，除了设计者从功能结构角度去修改设计外；也可以利用DC power compiler工具去优化功耗（优化策略：包括门控时钟之类的）。详情见：
DC PowerCompiler 功耗相关的综合 userguide阅读笔记
http://blog.csdn.net/u011729865/article/details/54378379

introduction

PTPX，是基于primetime环境（简称pt），对全芯片进行power静态和动态功耗分析的工具。包括门级的平均功耗和峰值功耗。
可以说PTPX就是pt工具的一个附加工具。个人补充理解：能与pt时序分析脚本运行环境放在一起，可以计算出平均功耗和time-based功耗。

用PTPX的好处？作为前端设计人员来说，个人理解：

RTL/pregsim/postgsim三个步骤环节，RTL不支持ptpx功耗分析，netlist才可以采用ptpx分析功耗。
通过功耗的统计数据，可以在设计环节就可以发现功耗的问题，比如某些模块功耗太大；由于数据报告了所有层次结构下的功耗信息，所以很容易找到功耗关键的点。
平均功耗分析，可以找到当前设计的关键功耗点。
time-based功耗分析，可以找到瞬态功耗与仿真激励的关系。可以确认峰值功耗是否符合预期要求。

averaged power analysis

简单的说，就是平均功耗。

time-based power analysis

简单的说，基于时间的功耗分析。所以该分析下，会产生每一个时刻的功耗统计，包括平均功耗、峰值功耗等。
经过ptpx实践，个人理解:
1. 平均功耗，对应的是一个报告。
2. time-based功耗分析，对应的是一个波形，显示每一时刻对应的瞬时功耗。而且报告会额外给出peak-power（包括peak-time时刻）的信息。

ptpx支持下述方式：

vector-based/vector-free（基于vcd/不用vcd。）
peak-power和average-power
RTL/gate-level
VCD/FSDB/SAIF
multivoltage和powerDomain

power modeling overview

图中：
1. lib表示单元库的.lib文件，.lib不仅仅有时序信息，还有area、power信息。
2. vcd指用户通过仿真得到波形文件，里面记载着待分析模块的所有端口和内部线网的跳变信息。从而确定待分析模块的switching功耗。

功耗分类：
- Leakage Power
Leakage Power由标准单元库的cell .db提供相关数据。
- Dynamic Power（包括internal和switching power）
internal power由标准单元库的cell .db提供相关数据，但与激励有关系。
switching power由电压、网表电容、线开关计算得出（我觉得net不能仅仅说是线，而应该是管子源漏栅的连线。电容是管子和线的寄生电容）。与激励有关系。

PS: 静态漏电流功耗和动态功耗的计算结果，用于peak power和average power的分析。

.db文件的power model包括：
- NLPM（nonlinear power model）
- CCS（composite current source）—推荐模型，相对NLPM，更先进更精确。

静态漏电流功耗

静态漏电流功耗，是指cell不发生switching开关切换的时候，去计算得出。ptpx，完全使用单元库（.db文件）的漏电流功耗查找表得出结果。

静态漏电流功耗 = 本征intrisic漏电流功耗 + 栅极gate漏电流功耗

本征漏电流功耗

主要是源漏之间的电流引起。原因是深亚微米工艺下，阈值电压越来越低导致管子无法完全关闭，使得源漏之间发生导通。
本征漏电流功耗，主要跟电压、管子state有关。

gate漏电流功耗

源到栅、栅到漏之间的电流引起。
gate漏电流功耗，主要跟电源电压、栅极氧化层厚度有关。跟温度关系很小。

动态功耗

动态功耗与电路的激励有关。
它又分为内部功耗和开关功耗两部分。

内部功耗

内部的概念，是指cell以内。
包括充放电导致的功耗和短路功耗。
充放电的意思是，管子的寄生电容，导致充放电。
短路功耗的意思是，栅极在切换的时候，使得P管、N管同时导通，从而引起电源到地的通路。

简单的库单元，动态功耗主要来自短路功耗。
复杂的库单元，动态功耗主要来自充放电。

switching开关功耗

负载电容的充放电过程，导致。具体原因：
1. P管导通，负载电容充电；
2. 因为管子输入端口switching，N管导通，负载电容开始放电。
3. 正是由于上述充放电，导致产生了switching开关功耗。
与内部功耗的子类—充放电功耗，区别是范围不限于cell内部。

设置power derating factor

就是一个人为工程经验的比例因子。默认是1.0。
注意：这个power是电源的意思，不是功耗。是电源因为环境不一样，导致的误差。纯属个人理解，未确认。

生成power models

生成power models之前，要执行时序分析和功耗分析。
在此基础上，利用extract_model -power命令去产生包含时序和功耗数据的power models。

PTPX power analysis flow

1. 使能power分析

set power_enable_analysis true

2. 执行vector分析

因为动态功耗的分析，与仿真激励的vcd文件有很大关系。vcd的activity活跃度越高，功耗越高。为了评估仿真激励vcd文件的activity活跃度，可以用下述命令：

write_activity_waveforms有参数的。具体使用办法查看man

吃格式vcd或者fsdb的波形文件，并对该波形文件分析activity活跃度。这个是为了在power分析之前，查看仿真激励的活跃度的。这一步骤，对功耗分析来说，不是必要的。

3. 吃design

支持verilog、vhdl网表；db、ddc、Milkyway格式的网表也可以。
logic库，必须是.db格式。
寄生参数信息，应该在Milkyway格式的文件里。
为了计算平均功耗，需要吃sdc文件

PTPX，支持CCS和NLPM的功耗model。如果design数据里，存在两种的话，可以设置 power_model_preference，以决定选择NLPM还是CCS；默认是nlpm。【个人补充理解：CCS比NLPM模型，更先进;与hspice仿真差别只有2%。推荐用CCS。】

4. 设置变量

set_operating_conditions ；设置工艺及PVT信息。
power_limit_extrapolation_range ；功耗相关的lookup查找表，有范围。默认功耗分析不限制这个范围。但是如果有很多high-fanout的nets，比如clocks和reset nets；那就得限制范围，从而得到较为准确的功耗数据。
power_use_ccsp_pin_capacitance ；深亚微米，低电压的工艺下；建议设置为true，默认是false。是计算寄生电容参数的。与Miller效应有关（即包含栅到源，栅到漏的电容）。

timing分析

执行命令update_timing ；

检查功耗分析的潜在error

check_power

选择功耗分析模式

set_app_var power_analysis_mode averaged | time_based

默认是averaged功耗分析。

平均功耗的分析

平均功耗，是基于翻转率toggle rate来分析的。
翻转率的标注，可以是默认翻转率、用户定义switching activity、SAIF文件或者VCD文件。

功耗结果期望准确的话，首先要保证翻转率的标注要准确。这意味着需要后端布局布线、时钟树等已经完全稳定了。前期做功耗分析，可能只是一个评估作用吧。

工具支持基于仿真的switching activity文件类型，包括：
- VCD
- FSDB
- VPD
- SAIF
如果没有上述文件，那可以使用user-define switching activity commands，来提供一个现实的activity去精确power结果。

time-based功耗分析

与平均功耗类似，只需要设置参数：

set_app_var power_analysis_mode time_based

multivoltage功耗分析

时钟网络的功耗分析

multivoltage功耗分析和时钟网络的功耗分析，对前端设计人员来说，没太大必要。对后端设计人员来说，应该很重要。
因为前端关心的是数字逻辑功能部分的功耗；时钟网络是后端布局布线才能确认的。

报告report命令

report_power
report_power_calculation

另外，它们有很多命令参数，可以实现各种定制报告。

功耗的图形界面

利用PrimeTime的图形界面，去查看功耗的数据报告（包含柱状图等），相对文本报告，显得更直观正式。

toggle-rate和switching activity区别？

keyword	description
switching activity	开关活跃度，就是管子的开关，导致的switching功耗
toggle-rate	信号翻转率。

翻转率和switching有什么区别？
个人理解，翻转率对应的是信号变化；开关活跃度对应的是管子开关变化。信号变化，不一定会引起管子开关切换的变化。

参考文档

ps: 一切以primetime的官方userguide—-ptpx.pdf文档为准。

PrimeTime-PX功耗分析总结紫光新浪博客
http://blog.sina.com.cn/s/blog_cdd8559a0102uycf.html
IC设计中的功耗分析的流程 - mikiah的专栏 - 博客频道 - CSDN.NET
http://blog.csdn.net/mikiah/article/details/8061532
PrimeTime-PX的userguide，名字是ptpx.pdf

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