一種比較標準單元庫的數值標準化方法技術

隨著超深亞微米工藝條件下的標準單元庫文件數量不斷增加，文件規模不斷增大。這使得庫文件大量的數據比較人工無法完成，所以需要使用EDA工具輔助比較和分析數據。本文提出一種比較標準單元庫的方法：1）cell和pin的屬性值，可以直接比較；2）二維表需要轉換為數值進行比較。我們需要預先處理除零和兩值相當的特殊情況，然后進行相對誤差的計算。基于相對誤差再利用變形的sigmoid函數對數據進行歸一化處理，以便于后續進行數據的統計和柱狀圖的描述。最后，我們根據計算出的誤差相對值，給出柱狀圖分析報告，這使得工程師能直觀的了解數據的偏差情況。

【技術實現步驟摘要】

利用數值標準化技術比較標準單元庫（TimingLibrary）的方法應用于EDA工具，是一種在對標準單元中的數據進行比較和分析的方法。本專利技術屬于EDA設計領域。
技術介紹
隨著芯片設計日趨復雜，標準單元庫中單元的數量越來越多，人工比對和分析單元庫的任務已經難以完成。同時，超深亞微米工藝條件下，MMMC（Multi-Corner-Multi-Mode）的設計使得庫文件的數量也在增加，建立和使用單元庫都需要依賴EDA工具的輔助來分析和比較單元庫中數據的合理性。為了有效地分析同一套庫中不同PVT（ProcessTemperatureVoltage）條件下的數值差別，需要一種數值標準化的方法，來顯示各個庫中各種屬性和模型的差別大小。標準單元庫是按照嵌套組（group）的形式組織的，如圖1所示。對于不同庫中的對應的標準單元，我們需要比較面積，漏電功耗等屬性；在標準單元中的pin的屬性包括電容，最大輸入transition，最大負載電容等可以進行比較；最重要的是比較各種timing/powertable的值，以確定各個庫數值的大小關系是否符合初始設置條件。在計算數值差別時，通常我們采取求相對誤差（偏差值/標準值*100%）的方法來表示。這種方法存在的問題是：1）標準值為零，計算出錯，結果為無窮大實際沒有意義；2）計算出的誤差值千差萬別，可讀性很差；3）不利于后續進行統計和分析。我們在這基礎上對相對誤差的計算進行了改進，進行了除零的預處理和歸一化的后處理。為了增加標準庫的比較結果的可讀性，有利于進一步的統計和分析，我們提出一種基于sigmoid函數對相對誤差值進行標準化的方法。針對標準單元庫中的時序及功耗表格屬性，首先確定采樣點的選取，然后計算出需要比較的兩個庫的對應表格在這些采樣值下的結果平均值，最后計算相對誤差并做歸一化處理。
技術實現思路
本專利技術提出一種基于數值標準化的比較標準單元庫的方法，主要針對標準單元數值屬性以及時序和功耗模型的比較。數值標準化的相對誤差求法：通常需要先做預處理，除數為零的情況，然后再利用sigmoid函數進行歸一化處理。對于時序或者功耗模型，我們需要將二維表格轉化為單個數值，再計算相對誤差。在比較時序或者功耗表格時，為了方便計算相對誤差，我們將對應的兩個二維表轉化為兩個數值。以時序表格為例，講解具體方法如下：首先，選定其中一個為標準的參考reference，另一個為比較的目標target；然后，根據作為參考的表中的index采樣點，計算出一組delay值，同時針對同樣的采樣點算出目標表中的一組delay值；最后兩組delay值分別取平均值。功耗表格也是類似的處理方法。計算相對誤差的公式如圖2所示，用于計算目標值相對參考值的偏離程度。有兩種特殊情況需要提前處理：1）reference和target相同時，相對誤差為零；2）reference值為零，相對誤差值為無窮大。當這兩種情況同時滿足，即reference和target都為零的時候，我們將相對誤差值設為零，即情況1的優先級大于情況2。由此可知，相對誤差值的范圍，在正無窮大到負無窮大之間。數據的偏離程度分布太廣不利于最后對數據的統計分析，我們希望將這個值進行標準化處理，即歸一化到[-1，1]。這個標準化的方法不能破壞原有的程度大小區別，且集中在合理的區別范圍內。當區別太大之后，也就沒有太多的區分必要，所以我們選擇了sigmoid函數作為標準化的方法，其生長曲線一般也符合這個分布特征。因為原sigmoid函數范圍在[0，1]，所以我們做了變形，S型函數波形如圖3所示。Sigmoid函數又稱為S型生長曲線，常被用作神經網絡的閾值函數，將變量映射到[0，1]區間。我們通過乘二減一的變形，將變量映射到[-1，1]區間。曲線形狀沒有改變，且關于原點對稱，符合了誤差的分布特點。當誤差大于5時，說明目標值大大超過標準值，在S曲線中也是接近1的值，再大區分度就不明顯了；同理誤差小于-5，說明目標值遠小于標準值，在S曲線中接近-1的值。當每一種屬性的比較得到一個數值，我們可以將各種屬性的差別，以圖形方式顯示在最后的分析報告中。圖4中顯示了兩套時序庫（fast和slow）的比較結果，以fast庫為標準，slow庫中的單元delay和transition值都偏大；單元internalpower和leakagepower值都偏小；pincapacitance偏小，pinmaxtransition偏大等。用戶可以清晰地看到兩套庫的設計性能差異。附圖說明圖1Library文件結構圖圖2相對誤差計算公式圖3sigmoid函數變形及波形圖圖4標準單元庫分析結果圖具體實施步驟：結合一個具體的實例說明比較兩個標準單元庫的處理方法，操作流程步驟如下：1）準備兩個需要比較的標準單元時序庫文件，并讀入EDA工具中；2）針對單值屬性不做改變直接進行比較；3）針對時序和功耗的二維表，需要轉換為單個數值進行比較；4）根據參考和目標值，計算相對誤差；5）對每個相對誤差利用sigmoid函數變形進行歸一化處理；6）利用所求數據，通過求平均值，分析兩組值的大小關系，并給出柱狀圖報告。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于比較標準單元庫的數值標準化方法，涉及到EDA設計工具的主要特征為:（1）針對標準單元的單值屬性，例如單元面積，漏電功耗等，直接比較兩個數值；（2）針對標準單元時序和功耗的表格屬性，通過插入數組插值的方法，將兩個二維表的比較轉化為兩個數值的比較；（3）計算相對誤差的預處理方法；（4）利用sigmoid變形函數進行歸一化的方法；（5）利用數值結果進行統計分析，并得出柱狀圖報告。

【技術特征摘要】
1.一種用于比較標準單元庫的數值標準化方法，涉及到EDA設計工具的主要特征為:（1）針對標準單元的單值屬性，例如單元面積，漏電功耗等，直接比較兩個數值；（2）針對標準單元時序和功耗的表格屬性，通過插入數組插值的方法，將兩個二維表的比較轉化為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周舒哲，劉毅，陳彬，董森華，
申請(專利權)人：北京華大九天軟件有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11