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Cadence公司CPF在低功耗设计验证中的应用

VIA Technologies公司 Lina L?? 2009年04月13日 ?? 收藏0

  为了延长电子便携式产品的电池使用时间,降低设计功耗变得越来越重要。在IC设计流程中,多种电源管理技术逐渐被应用,如clock gating,MSV(Multiple Supply Voltage),PSO(Power Shut Off)。然而这些低功耗技术的引入,对验证工作带来了很大的挑战性。

  CPF(Common Power Format)是Cadence公司提出的一套完整的低功耗解决方案。本文根据CPF在低功耗验证过程中的实际使用情况,阐述了如何使用CPF来查找低功耗设计问题以及简化验证工作。

  VIA芯片的低功耗设计和验证的挑战

  在笔者目前负责的芯片中,用到的主要的低功耗设计技术包括clock gating,MSV(Multiple Supply Voltage)和PSO(Power Shut Off)。CPF主要被用于进行PSO的验证。

  图1是一个芯片结构示意图:黄色区域表示电源always-on的电源域。电源关断的控制信号来自外部。

芯片模块图

图1 芯片模块图

  低功耗芯片设计的验证方式评估

  由于RTL代码没有电源信息,因此在RTL通常很难验证到和低功耗设计相关的bug。

  为了实现RTL级代码的power aware验证,我们在2007年第四季度针对支持低功耗设计的验证方式进行了评估,选择了基于CPF的Cadence的流程和另外一家基于PLI方式的低功耗验证方式进行了评估。

  表1是评估结果。

表1 Power Aware验证评估结果

Power Aware验证评估结果

  应用CPF验证低功耗设计流程

  1 将低功耗设计规范写成cpf文件

  此步骤在我们的设计中非常简单,下面是一个简单的cpf文件的示意。

  # Define the top domain

  set_design TOP

  # Define the default domain

  create_power_domain

  -name pdTop -default

  # Define Power-Domain A

  create_power_domain

  

  -name pdA

  -instances {uA uC}

  -shutoff_condition {!uPCM/pso[0]}

  2 在验证流程中读入cpf文件

  应用IDTS进行仿真包括3个步骤:

  Ncvlog:编译文件

  Ncelab:扩展和链接

  Ncsim:进行仿真

  进行power aware simulation时,只需要在第二步ncelab增加一个option“-nclps_cpf design.cpf”把第一部产生的cpf读入就可以了。

  以下是进行仿真之前关于低功耗设计的相关信息:

  ***Low Power Simulation Power Information

  Power domain:PDcore

  -Default

  -AlwaysOn

  Power domain:PDau

  -Instances:

  TESTBENCH.inst.alu_inst.aui

  Power domain:PDlu

  -Instances:

  TESTBENCH.inst.alu_inst.lui

  Power domain:PDalu

  -Instances:

  TESTBENCH.inst.alu_inst

  Power domain:PDrf

  -Instances:

  TESTBENCH.inst.rf_inst

  Total number of power domains:5

  图2是电源关断恢复的波形图。

  当对应的电源关断控制信号有效时,对应的power domain中的信号被置为X值。

  当对应的电源关断控制信号有效时,对应的power domain中的信号依然为X,当对应的信号恢复程序执行后,信号恢复正常。

电源关断恢复的波形图

图2 电源关断恢复的波形图

  应用CPF验证低功耗设计

  在选定Cadence基于CPF的power aware verification flow作为此项目的低功耗设计芯片的设计流程之后,我们在其他设计中也应用了此流程,如门级网表设计等。

  在应用此流程之后,设计人员得以发现了一些与低功耗设计相关的设计bug,避免了芯片的失败。

  由于设计和验证环境都非常复杂,Cadence flow中显现出一些问题:


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Cadence? CPF? 低功耗? 验证?

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