TP6 : Dessin de cellules précaractérisées

1 Objectif

Le but de ce TP est de vous apprendre à utiliser l'éditeur graphique graal, et différents outils de vérification, pour réaliser le dessin des masques de deux cellules précaractérisées respectant le gabarit de la bibliothèque SXLIB.

On dessinera tout d'abord la cellule inv_x1, puis on dessinera la cellule na2_x1.

2 Outils CAO utilisés

Le dessin des masques des cellules manipulées par la chaîne de CAO Alliance utilise la technique de dessin symbolique sur grille fixe, pour permettre la migration technologique.

​ftp://asim.lip6.fr/pub/amd2901/symb_rules00-1.pdf

Tous les fichiers contenant la vue physique (dessin des masques) possèdent l'extension .ap (comme Alliance Physique).

2.1 GRAAL

L'éditeur de layout graal manipule plusieurs types d'objets que l'on peut créer avec le menu CREATE :

• Les instances (importation de cellules pré-existantes)

• Les segments : DiffN, DiffP, Poly, Alu1, Alu2 ...

• Le CAluX est utilisé pour les connecteurs, c'est à dire pour les segments faisant partie de l'interface de la cellule

• Les VIAs ou contacts : ContDiffN, ContDiffP, ContPoly? et Via Metal1/Metal2.

• Les Big VIAs, qui correspondent à des matrices de vias.

• Les transistors : NMOS ou PMOS

• Les boîtes d'aboutement qui définissent l'encombrement de la cellule

L'éditeur graal permet d'appeler directement le vérificateur de règles de dessin, en lançant - sous graal - la commande DRUC. Le vérificateur des règles de dessin druc peut également être utilisé indépendamment de graal. L'éditeur graal permet également de vérifier la connectivité d'une équipotentielle, au moyen de la commande EQUI.

L'outil graal utilise les variables d'environnement GRAAL_TECHNO_NAME. et RDS_TECHNO_NAME. Elles doivent être positionnées aux valeurs suivantes :

> export GRAAL_TECHNO_NAME=/opt/alliance/etc/cmos.graal
> export RDS_TECHNO_NAME=/opt/alliance/etc/cmos.rds

2.2 COUGAR

L'outil cougar est un extracteur, capable d'extraire la net-list d'un circuit à partir du dessin des masques. L'extracteur cougar permet de générer deux types de descriptions :

• il peut générer une net-list décrite au niveau transistors (les éléments terminaux sont des transistors)
• il peut générer une net-list décrite au niveau cellules (les éléments terminaux sont des cellules décrites comme des boîtes noires).

cougar utilise les variables d'environnement MBK_IN_PH et MBK_OUT_LO pour spécifier les formats d'entrée et de sortie. Pout représenter une net-list au niveau transistors, on utilisera de préférence le format .spi, qui respecte la syntaxe imposée par les simulateurs spice ou eldo. Pour représenter une net-list au niveau celules, on utilisera de préférence le format .vst (VHDL structurel).

Par exemple, pour extraire au niveau transistor, il faut utiliser l'option -t de cougar, et écrire :

> export MBK_IN_PH=ap
> export MBK_OUT_LO=spi
> cougar -t file1 file2

2.3 YAGLE

L'outil yagle a été conçu par le laboratoire LIP6, et est actuellement commercialisé par la société avertec. L'outil d'abstraction fonctionnelle yagle permet de générer une description comportementale de type réseau Booléen, à partir d'une net-list de transistors au format .spi.

Le fichier au format .vhd généré par YAGLE respecte la syntaxe VHDL imposée par la chaîne de CAO commerciale synopsys. L'outil VASY permet de convertir cette description VHDL comportementale au format .vhd vers le format .vbe de la chaîne alliance. La commande à utiliser est :

> source avt_env.sh
> export MBK_IN_LO=spi
> yagle -s file1 file2
> vasy -a -I vhd file1 file2

La commande avt_env.sh permet de mettre en place l'environnement nécessaire à l'utilisation de yagle. La documentation pour cet outil se trouvent en : /users/soft/AvtTools2003/doc .

2.4 PROOF

Lorsqu'on veut prouver l'équivalence de deux descriptions comportementales de type réseau Booléen (assignations concurrentes) on peut faire de la cosimulation avec asimut Cette solution devient vite coûteuse en temps CPU et il vaut mieux faire appel à un outil de preuve formelle qui effectue la preuve mathématique de l'équivalence des deux réseaux Booléens.

On lance l'outil proof par la commande:

>proof file1 file2

3 schéma des cellules à réaliser

Le schéma de l'inverseur et du nand2 sont présentés ci dessous :

On utilisera les largeurs suivantes pour les transistors de la cellule inv_x1 : WN =5 / WP = 10

On utisera les largeurs suivantes pour les transistors de la cellule na2_x1 : WN = WP = 10

4 Le gabarit SXLIB

• Les cellules de la bibliothèque sxlib ont toutes une hauteur de 50 lambdas et une largeur multiple de 5 lambda

• Les alimentations Vdd et Vss sont réalisées en Calu1 ; elles ont une largeur de 6 lambdas et sont placées horizontalement en haut et en bas de la cellule

• Les transistors P sont placés près du rail Vdd tandis que les transistors N sont placés près du rail Vss

• Le caisson N doit avoir une hauteur de 24 lambdas

• Les segments spéciaux CAlu1 forment l'interface de la cellule et jouent le rôle de connecteurs. Ils doivent obligatoirement être placés sur la grille de routage de 5x5 lambdas, et posséder une largeur de La largeur de 2 lambdas

• Les caissons N et P doivent être polarisés. Il faut donc les relier respectivement à Vdd et à Vss

5 Réalisation de l'inverseur

• Décrire le comportement de la cellule inv_x1 dans un fichier au format .vbe

• Dessiner sur papier un stick-diagram pour l'inverseur

• Saisir sous graal le dessin de la cellule en respectant le gabarit SXLIB

• Valider les règles de dessin symbolique en lançant la commande DRUC sous graal

• Utilisez la commande EQUI pour vérifier la connectivité des équipotentielles

• Extraire la netlist de l'inverseur au format .spi avec cougar

• Utiliser les outils yagle et proof pour vérifier le comportement

6 Réalisation d'une porte Nand2

• Décrire le comportement de la cellule na2_x1 dans un fichier au formar .vbe

• Dessiner sur papier un stick-diagram pour cette porte

• Saisir sous graal le dessin de la cellule en respectant le gabarit SXLIB

• Valider les règles de dessin symbolique en lançant la commande DRUC sous graal

• Utilisez la commande EQUI pour vérifier la connectivité des équipotentielles

• Extraire la netlist de l'inverseur au format .spi avec cougar

• Utiliser les outils yagle et proof pour vérifier le comportement

N'oubliez pas que les mans existent...