Innovus流程（2）-Place

jiuwei

1.DRC设置
place的主要作用是将stdcell摆放在row上，并满足timing和DRC（max_transition、max_cap、max_fanout、max_length）要求。有一些DRC的设置如下所示：

1. #设置max transition
   
2. set_max_transition $max_tran -clock [all_clocks]
   
3. #设置max cap
   
4. set_max_capacitance $max_cap [current_design]
   
5. #设置max fanout
   
6. set_max_fanout $max_fanout [current_design]
   
7. setOptMode -fixFanoutLoad true(default is false)
   
8. #设置max length
   
9. setOptMode -maxLength $max_length

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2.设置useful skew能借到的最大值

1. setUsefulSkewMode -maxAllowedDelay $useful_skew_limit

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3.设置绕线层次

1. setNanoRouteMode -routeBottomRoutingLayer $min_layer
   
2. setRouteMode -earlyGlobalMinRouteLayer $min_layer
   
3. setNanoRouteMode -routeTopRoutingLayer $max_layer
   
4. setRouteMode -earlyGlobalMaxRouteLayer $max_layer

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4.设置dont use
在place阶段禁止使用某些stdcell，例如antenna cell、delay cell、最大驱动强度、最小驱动强度cell等

1. set_dont_use [get_lib_cells -q $DVAR(pl,dont_use)] true

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5.设置Tie-cell的fanout和distance

1. setTieHiLoMode -maxFanout $tie_max_fanout
   
2. setTieHiLoMode -maxDistance $tie_max_distance

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6.设置analysis type
对于TSMC12nm工艺，采用socv类型，设置如下

1. setAnalysisMode -analysisType onChipVariation
   
2. setLimitedAccessFeature scov 1
   
3. setAnalysisMode -scov true
   
4. setAnalysisMode -cppr both

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7.将某些instance设置成dont touch
有时候会希望innovus禁止优化网表里的某些instance或者特定的cell 类型，可以设置dont touch属性

1. dbset [dbget -p top.insts.name $instance_name].dontTouch true
   
2. dbset [dbget -p2 top.insts.cell.name $cell_name].dontTouch true

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8.setPlaceMode 的一些常见设置

1. #设置工具优化程度,express时间最快，QoR最差；extreme反之。
   
2. setDesignMode -flowEffort standard (express | extreme)
   
3. 
   
4. #设置congestion的优化程度
   
5. setPlaceMode -place_global_cong_effort high
   
6. setPlaceMode -place_hadr_fence true
   
7. setPlaceMode -honorFence true
   
8. 
   
9. #设置最大density,让工具在优化timing、congestion时不超过改density
   
10. setPlaceMode -place_global_max_density 0.9
    
11. 
    
12. #设置pin density
    
13. setPlaceMode -place_max_pin_density 0.4
    
14. 
    
15. #当utilization小于70%时，将stdcell均匀的摆放在core里面
    
16. setPlaceMode -place_global_uniform_density true(default is false)
    
17. 
    
18. #设置module padding，即该module实际面积是1，工具认为它是1.2，可以缓解congestion。
    
19. #padding有三种：module padding、cell padding和instance padding。后面2种相当于ICC2的placement rule
    
20. setPlaceMode -place_global_module_padding $module_name 1.2
    
21. setPlaceMode -place_detail_honor_inst_pad true
    
22. 
    
23. #设置high effort opt使用的stdcell
    
24. setPlaceMode -highEffortOptCells $high_opt_cell
    
25. 
    
26. #避免出现1倍site的缝隙
    
27. setPlaceMode -place_detail_legalization_inst_gap 2
    
28. 
    
29. #降低power
    
30. setPlaceMode -place_global_clock_power_driven true
    
31. setPlaceMode -place_global_clock_power_driven_effort high
    
32. setPlaceMode -place_global_active_power_driven true
    
33. setPlaceMode -place_global_active_power_driven_effort high
    
34. 
    
35. #禁止instance摆放在M3、M4的power stripe下方
    
36. setPlaceMode -place_detail_preroute_as_obs {3 4}

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9.开启early clock flow
开启ECF时，需要CTS的常见设置，例如ndr、clock cell等等。开启ECF可以在place阶段知晓clock cell的位置，缓解congestion并保持和CTS更一致的timing。

1. setLimitedAccessFeature innovusEarlyClockFlow 1
   
2. setDesignMode -earlyClockFlow true

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10.开启useful skew

1. setOptMode -usefulSkew true
   
2. setOptMode -usefulSkewPreCTS true

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11.给port插入buffer并添加cell padding
因为不知道外面的cell离port有多远，保险起见，一般都会在block的port附近插入buffer，防止引起timing和DRC的问题。命令如下所示：

1. #设置cell padding
   
2. specifyCellPad BUFFD4BWP6T16P96CPDULVT -left 3 -right 3 -top 0 -bottom 0
   
3. set fid [open $net_file w]
   
4. foreach port_name $input_ports {
   
5. set net [get_nets -q -of_object [get_ports $input_port_name]]
   
6. set net_name [get_attribute $net full_name]
   
7. puts $fid $net_name
   
8. }
   
9. close $fid
   
10. attachIOBuffer -in BUFFD4BWP6T16P96CPDULVT -status fixed -suffix PORT_BUF -selNetFile $net_file

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上面的命令是给input port插入buffer，用到的stdcell是BUFFD4BWP6T16P96CPDULVT ，并且给这个stdcell添加了cell padding，防止堆叠在一起引发congestion。-left 3表示这些cell和其他instance的左侧需要留3个site的距离。插完buffer后的效果如下所示：

12.给某些特定的macro添加routing halo
有些macro上方是不可以走线的，可以添加routing halo来解决，命令如下：

1. set inst_name [dbget [dbget -p2 [dbget top.insts.cell.subClass block -p2].cell.name T12].name]
   
2. addRoutingHalo -inst $inst_name

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13.设置path group

1. reset_path_group -all
   
2. set reg [filter_collection [all_registers] "is_integrated_clock_gating_cell != true"]
   
3. set in [all_inputs]
   
4. set out [all_outputs]
   
5. set ckgating [filter_collection [all_registers] "is_integrated_clock_gating_cell == true"]
   
6. set ignore_path_groups [list in2reg reg2out feedthr]
   
7. group_path -name reg2reg -from $reg -to $reg
   
8. group_path -name reg2cg -from $reg -to $ckgating
   
9. group_path -name in2reg -from $in -to $reg
   
10. group_path -name reg2out -from $reg -to $out
    
11. group_path -name feedthr -from $in -to $out
    
12. setPathGroupOptions reg2reg -effortLevel high -weight 10
    
13. setPathGroupOptions reg2cg -effortLevel high -weight 10
    
14. setOptMode -ignorePathGroupsForHold $ignore_path_groups

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上面的命令分了5组path group，其中有3组不进行hold timing的优化，且reg2reg和reg2cg的优化程度最高。

14.将有关系的instance靠近macro摆放
place_connected –attractor <macro/IO list> {-level $integer | \
-sequential all_connected | direct_connected} [-attractor_pin $pin_list] [-key_cell $cell_list] [-placed] [-move_fixed] [-stop_points] [-instance] [-fixed]

其中，level表示有logic关系的级数，1表示直接相连的cell，2表示次相连的cell。Sequential表示有logic关系的DFF靠近摆放，DFF之间的组合逻辑也靠近摆放。

1. place_connected –attractor RAM1 –stop_points {C4 C6}

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ICC2也有类似的功能，命令是：

1. magnet_placement -cells $instance_name $macro_name -mark_legalize_only

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15.创建bound
bound的主要作用就是将instance摆放在特定区域内，innovus可以将bound分为3种类型：guide、region和fence。其中fence表示被指定的instance必须摆放在特定区域内，没有被指定的instance禁止摆放在特定区域内。region表示被指定的instance必须摆放在特定区域内，没有被指定的instance也可以摆放在特定区域内。guide表示被指定的instance可以不摆放在特定区域内，没有被指定的instance也可以摆放在特定区域内。总的来说，guide的规定最松，fence的规定最严格。

1. createInstGroup $region_name -guide | –region | -fence $box
   
2. addInstToInstGroup $region_name $cell_names
   
3. createRegion $region_name $box
   
4. setPlaceMode -place_hard_fence true

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16.运行place_opt_design
上面的一些设置做完后，就可以运行place_opt_design，让工具摆放stdcell，然后添加tie cell，防止工具在后续绕线时将logic 0和logic 1的pin连接到电源上。

1. setTieHiLoMode –cell $tie_cells –maxDistance $distance –maxFanout $fanout
   
2. addTieHiLo

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17.检查结果
在logs可以查看place的结果是否有异常之处。global placement完成后，工具会进行refinePlace。此时，可以看到instance的平均移动距离以及最大移动距离。一般不超过10个row都不算异常，如下图所示，平均距离为0.27um，最大距离为7.1um。

还可以查看earlyGlobalRoute之后的congestion情况，下图显示了horizontal和vertical的congestion情况，一般overflow小于2%表示后续绕线没有问题。hotspot表示在一个小区域内的congestion情况，如果overflow很小，但是hotspot很大，表示可能存在local congestion。

place_opt_design还会执行optDesign -PreCTS来优化timing，一般place的结果不应该有reg2reg的setup violation，顶多能接受几十ps的violation，过大的话在后续步骤也无法修复。

也可以自己运行checkPlace来检查是否有violation存在，随后打开GUI界面点击Violation Browser按钮。

populaa

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