orcaip的数字静态时序分析实现与研究(附件)【字数：9815】
摘 要在集成电路设计中，静态时序分析在数字后端设计中占据这极为重要的地位，只要电路在静态时序中的report没有出问题那么电路中基本就不会有时序的问题。它不需要激励向量所以速度非常快。本课题使用Synopsys公司的Prime Time软件对ORCA IP进行静态时序分析。在这个设计中设置的时钟约束为最大输入延迟为8.00ns，最小输入延迟为2.00ns；最大输出延迟为4.00ns，最小输出延迟为1.00ns；建立时间和保持时间都是0.200ns。对report进行分析，查找违反hold的路径，优化buffer link消除了hold的违例。通过增加5个bufbd7的buffer达到时钟收敛，消除sd_DQ[0]端口到sd_DQ[7]端口时序违例。项目的report中slack（VIOLATED）变成slack（MET），时序容差为0.0302ns，低于晶门科技有限公司design rule中对时序容差的要求。
目 录
第一章 绪论 3
1.1集成电路发展 3
1.2我国集成电路产业的机遇 3
第二章 数字后端和工具介绍 5
2.1数字IC后端设计流程 5
2.2Vim/Vi 6
2.3Prime Time 9
2.4TCL 10
第三章 ORCA IP的工作原理 11
3.1ORCA IP的基本结构 11
3.2ORCA IP的指令 11
3.3ORCA IP的寻址方式 12
3.4 90nm SMIC工艺 13
3.4.1 90nm SMIC工艺的特点 13
3.4.2 90nm制造工艺对ORCA性能的影响 13
第四章 ORCA IP的静态时序分析 15
4.2静态时序分析的重要参数 15
4.2.1时钟偏斜和时钟抖动 15
4.2.2建立时间和保持时间 16
4.3静态时序分析 17
4.3.1读入设计数据 17
4.3.2添加约束 18
4.3.3检查设计数据 18
第五章 时序约束的优化 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.1获取report 20
5.2分析时序违例 20
5.3检查路径时序约束是否满足 21
5.4消除时序违例 22
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附录 27
附录A将design orca读取入Prime Time的TCL脚本 27
附录B ORCA IP的SDC脚本 28
附录C ORCA的时钟约束 32
附录D静态时序分析的路径和端口延迟 33
附录E静态时序分析的最终report 34
第一章 绪论
1.1集成电路发展
集成电路这个名词听起来普通人或许会不熟悉，但我们日常生活中和它接触的很多，比如办公娱乐用的电脑、家庭必备的电视机、给人们生活带来极大便利的手机等等，枚不胜举。除此之外集成电路还应用在火箭研发，飞船的研发等航天领域。还应用在医疗仪器的研发医疗领域。应用于交通的运输与维护的交通运输领域、应用于武器研究制造等诸多领域，说它无处不在一点也不过分。在现实生活中集成电路已经变成人们日常生活不可缺少的存在。无论是信息化、网络化和智能化的实现都需要依托于集成电路。
集成电路的发展经历在人类历史上并不算长但对于近代来说却是一个漫长的历程。直到20世纪初第一根电子管才诞生。在之后的十几年里，随着电子管的制作日趋成熟首先崛起的是无线电技术。这个时候的电子管用的还不是半导体，所以电子管的尺寸也是十分大的，实际价值并不大。直到1918年，半导体材料才正式被世人认知到其在集成电路领域的价值；1920年，人们认知到半导体材料的光敏特性；1932年，半导体光学现象被量子学说所解释，这时候的人们才认知到半导体在集成电路领域的；随着硅台面晶体管问世，首次使用半导体硅制作而成的集成电路面世，这是集成电路发展史上的里程碑；1966年，第一块得到全世界认同拥有使用价值的大规模集成电路首次在美国贝尔实验室面世，它意味着集成电路上到了更高的台阶元，来到了新的纪元[1]。不到五十年的时间，集成电路便融入了世界各个领域中，变成人们生活中不可或缺的存在。现代的计算，信息交流，生产制造和交通系统全都依赖于集成电路。集成电路在高速发展的趋势下拥有越来越强大功能与应用，对世界的影响也越来越大。
越来越多的电路被集成电路设计师做成集成芯片，使电子电路的开发越来越趋向于小型化、越来越高速化。当前的许多应用已经由复杂且开发难度较高的模拟电路转化为简单的易于开发但功能强大的数字逻辑集成电路，数字集成电路在这一趋势中变得越来越重要，发挥着越来越不可替代的作用。
1.2我国集成电路产业的机遇
在这日新月异的时代，集成电路产业在国内引发了巨大的的改变。集成电路技术和模式创新引发了国内新一轮的产业变革。国家也越来越重视集成电路产业；近年来，国家在集成电路产业上的关注和投入越来越多；甚至在政府2018年的工作报告中明确点出指出：集成电路排在实体经济第一位置。可见政府对集成电路产业的重视程度非同一般。这将是我国集成电路迈进实体经济新征程。另一方面，由于摩尔定律的推进速度已大幅放缓甚至失效。当前国际上几个集成电路产业大国正处于技术瓶颈区，市场饱和状态，集成电路产业急需转移，另求出路。这为我国引进先进的集成电路技术带来了极大的机遇。由于摩尔定律的失效，现在已经不能再像以前一样依靠减少器件尺寸来达到集成电路的创新。集成电路技术发展的未来正渐渐趋向多种功能的结合，对新型器件结构的研发成为了集成电路技术发力的新方向。物联网、云计算、大数据技术的高速发展，引发了芯片架构发生变革。随着这场变革的到来，英特尔公司对于芯片架构的垄断正在被一步步破除。这为我国在全世界范围内获取先进技术、优秀人才以及优良的市场渠道提供了非常有利条件[2]。
第二章 数字后端和工具介绍
业界主流的后端工具来自synopsys、cadence两家公司，虽然两家公司工具不同但是基本流程相似。
目 录
第一章 绪论 3
1.1集成电路发展 3
1.2我国集成电路产业的机遇 3
第二章 数字后端和工具介绍 5
2.1数字IC后端设计流程 5
2.2Vim/Vi 6
2.3Prime Time 9
2.4TCL 10
第三章 ORCA IP的工作原理 11
3.1ORCA IP的基本结构 11
3.2ORCA IP的指令 11
3.3ORCA IP的寻址方式 12
3.4 90nm SMIC工艺 13
3.4.1 90nm SMIC工艺的特点 13
3.4.2 90nm制造工艺对ORCA性能的影响 13
第四章 ORCA IP的静态时序分析 15
4.2静态时序分析的重要参数 15
4.2.1时钟偏斜和时钟抖动 15
4.2.2建立时间和保持时间 16
4.3静态时序分析 17
4.3.1读入设计数据 17
4.3.2添加约束 18
4.3.3检查设计数据 18
第五章 时序约束的优化 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.1获取report 20
5.2分析时序违例 20
5.3检查路径时序约束是否满足 21
5.4消除时序违例 22
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附录 27
附录A将design orca读取入Prime Time的TCL脚本 27
附录B ORCA IP的SDC脚本 28
附录C ORCA的时钟约束 32
附录D静态时序分析的路径和端口延迟 33
附录E静态时序分析的最终report 34
第一章 绪论
1.1集成电路发展
集成电路这个名词听起来普通人或许会不熟悉，但我们日常生活中和它接触的很多，比如办公娱乐用的电脑、家庭必备的电视机、给人们生活带来极大便利的手机等等，枚不胜举。除此之外集成电路还应用在火箭研发，飞船的研发等航天领域。还应用在医疗仪器的研发医疗领域。应用于交通的运输与维护的交通运输领域、应用于武器研究制造等诸多领域，说它无处不在一点也不过分。在现实生活中集成电路已经变成人们日常生活不可缺少的存在。无论是信息化、网络化和智能化的实现都需要依托于集成电路。
集成电路的发展经历在人类历史上并不算长但对于近代来说却是一个漫长的历程。直到20世纪初第一根电子管才诞生。在之后的十几年里，随着电子管的制作日趋成熟首先崛起的是无线电技术。这个时候的电子管用的还不是半导体，所以电子管的尺寸也是十分大的，实际价值并不大。直到1918年，半导体材料才正式被世人认知到其在集成电路领域的价值；1920年，人们认知到半导体材料的光敏特性；1932年，半导体光学现象被量子学说所解释，这时候的人们才认知到半导体在集成电路领域的；随着硅台面晶体管问世，首次使用半导体硅制作而成的集成电路面世，这是集成电路发展史上的里程碑；1966年，第一块得到全世界认同拥有使用价值的大规模集成电路首次在美国贝尔实验室面世，它意味着集成电路上到了更高的台阶元，来到了新的纪元[1]。不到五十年的时间，集成电路便融入了世界各个领域中，变成人们生活中不可或缺的存在。现代的计算，信息交流，生产制造和交通系统全都依赖于集成电路。集成电路在高速发展的趋势下拥有越来越强大功能与应用，对世界的影响也越来越大。
越来越多的电路被集成电路设计师做成集成芯片，使电子电路的开发越来越趋向于小型化、越来越高速化。当前的许多应用已经由复杂且开发难度较高的模拟电路转化为简单的易于开发但功能强大的数字逻辑集成电路，数字集成电路在这一趋势中变得越来越重要，发挥着越来越不可替代的作用。
1.2我国集成电路产业的机遇
在这日新月异的时代，集成电路产业在国内引发了巨大的的改变。集成电路技术和模式创新引发了国内新一轮的产业变革。国家也越来越重视集成电路产业；近年来，国家在集成电路产业上的关注和投入越来越多；甚至在政府2018年的工作报告中明确点出指出：集成电路排在实体经济第一位置。可见政府对集成电路产业的重视程度非同一般。这将是我国集成电路迈进实体经济新征程。另一方面，由于摩尔定律的推进速度已大幅放缓甚至失效。当前国际上几个集成电路产业大国正处于技术瓶颈区，市场饱和状态，集成电路产业急需转移，另求出路。这为我国引进先进的集成电路技术带来了极大的机遇。由于摩尔定律的失效，现在已经不能再像以前一样依靠减少器件尺寸来达到集成电路的创新。集成电路技术发展的未来正渐渐趋向多种功能的结合，对新型器件结构的研发成为了集成电路技术发力的新方向。物联网、云计算、大数据技术的高速发展，引发了芯片架构发生变革。随着这场变革的到来，英特尔公司对于芯片架构的垄断正在被一步步破除。这为我国在全世界范围内获取先进技术、优秀人才以及优良的市场渠道提供了非常有利条件[2]。
第二章 数字后端和工具介绍
业界主流的后端工具来自synopsys、cadence两家公司，虽然两家公司工具不同但是基本流程相似。
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