存储器版图和网表自动生成的软件实现方法与流程

本发明涉及集成电路辅助设计软件工具中存储器设计领域。

背景技术：

存储器(memory)设计是集成电路芯片(ic)开发过程中的一个专门领域，存储器包括sram，dram，rom，registerfile，flash等类型。为了能使存储器在多款芯片中使用，一般是将存储器划分成多个底层单元(leafcell)，再根据一定的拼接规则将其拼接成指定大小的存储器。其容量和结构一般由如下变量指定：字(words)的容量，每个字的位(bits)数，和多路复用器(mux)的宽度。

存储器版图和网表自动生成软件(memorycompiler)是根据用户指定的words，bits，和mux完成对应存储器拼接的软件工具。其结果输出包括gdsii版图和cdl网表。

本发明实现了一种存储器拼接描述语言(memorycompilerdescriptionlanguage)，简称mcdl，使用该语言可以完成任意复杂结构的存储器拼接，最终得到版图和网表输出。

技术实现要素：

附图1是使用本发明进行存储器编译的程序流程框图。程序首先读入mcdl语句描述的拼接定义，并从指定的标准gds/cdl格式文件中加载leaf单元信息。然后，程序根据用户指定的容量大小(word，bits)和结构(mux)参数，按照leaf单元信息和mcdl定义的拼接规则完成存储器的拼接。最终输出存储器的gds和cdl文件。

mcdl基于tcl语言，提供变量存取，表达式计算，和控制结构(if，while，for)等基本语法结构支持，并针对存储器拼接提供如下的扩展命令：

1)mcdl_place<cell>：<rotate><side>：拼接版图单元cell到当前单元。一个版图单元的放置由两个参数决定，坐标(x，y)和旋转方向rotate。旋转方向有8种，分别为r0(不旋转)，r90(逆时针旋转90度)，r180(旋转180度)，r270(旋转270度)，mx(沿y轴镜像)，mxr90(先沿y轴镜像再旋转90度)，my(沿x轴镜像)，myr90(先沿x轴镜像再旋转90度)，坐标需要根据旋转方向进行调整。mcdl_place命令的特征是，单元放置不需要考虑坐标，只需要考虑放置在已有图形的上方，下方，左方，还是右方(side)，程序会自动计算坐标，并保持当前单元的左下角坐标始终为(0，0)。

3)mcdl_mapborderlabel<pattern><pin-list>：提取版图底层单元的label，将其映射为外部端口。普通存储器编译器只提供一层的label映射，最终形成外部端口要经过多层label映射，而本mcdl命令的特征是只要一次映射即可完成外部端口定义。命令首先根据pattern查找leaf单元中的label，pattern是一个正则表达式，例如，d*匹配d<0>，d<1>，d<2>...，d[0-3]匹配d0，d1，d2，d3。符合pattern的label被提取后按坐标从小到大排列顺序，这样，位于存储器底部和顶部的label按从左到右排列，位于存储器左部和右部的label按从下到上排列。排列后的label与pin-list按顺序一一对应，在相同位置生成外部端口。例如，label提取结果a0，a1，a0，a1，a2，与a<3：4>，a<0：2>的pin-list对应，则在第一个a0处生成外部端口a<3>，在第一个a1处生成外部端口a<4>，在第二个a0处生成外部端口a<0>，在第二个a1处生成外部端口a<1>，在a2处生成外部端口a<2>。

4)mcdl_donutbitcell-row...-col...：生成版图的donut圆圈环。存储器的字位单元称为bitcell，一个存储器除控制译码电路外，主要部分是bitcell拼接成的bit阵列。对于容量较大的存储器，通过仿真提取其时序特征的过程会很耗时。由于时序特征只与bit阵列的外圈bitcell相关，所以在仿真使用的版图中，会将bit阵列的中间部分挖空，即去除中间部分的mos管，只保留连线。mcdl_donut命令就是为了处理这种情况而设计的，只需要一条命令即可形成版图的donut圆圈环。命令中的-row/col控制保留和挖空哪些单元，例如，-row151表示保留7行中的第1行和第7行，挖空中间的5行；-col171表示保留9列中的第1列和第9列，挖空中间的7列；两者合起来，就表示保留阵列中的外圈，挖空中间的bitcell。

5)mcdl_connect<cell>-pinpin＝>net...：拼接网表单元cell。端口连接由-pinpin＝>net指定，例如-pindin<0：3>＝>d0d1d2d3，表示端口din<0>连到线网d0，端口din<1>连到线网d1，端口din<2>连到线网d2，端口din<3>连到线网d3。本命令的特征是，如果端口名与线网名相同，则可以忽略不写。在存储器系统中，大多数线网名与端口名都是相同的，例如clk，web等，所以该特征大大简化了拼接定义。

6)mcdl_defpin<pin>...：定义网表单元的端口。

7)mcdl_loadleafcell<gds>/<cdl>：加载指定的lead单元版图或网表。版图单元以gds格式存储，每个单元包括单元名，单元大小，包含的图形和label等信息。网表单元以cdl格式存储，每个单元包括单元名，端口列表等信息。

附图说明

图1：存储器编译程序流程框图。

图2：mcdl_place命令示例。该图对应命令：

mcdl_placea：r0

mcdl_placeb：mxright

mcdl_placec：mybottom

首先放置单元a，不做任何旋转操作，操作后当前单元只包含单元a，左下角坐标(0，0)。之后在a的右侧放置单元b，放置前对单元b按y轴旋转，程序检查单元b和单元a的高度一致，操作后当前单元包含单元a和单元b，高度与单元a的高度一致，宽度是单元a加单元b的宽度，左下角坐标(0，0)。之后在当前单元的下方放置单元c，放置前对单元c按x轴旋转，程序检查单元c和当前单元的宽度一致，操作后当前单元包含单元a，单元b，和单元c，高度等于单元a加单元b的高度，宽度等于单元a加单元b的宽度，左下角坐标仍是(0，0)。

输出gds后，单元a坐标(0，hc)(图中坐标1)，旋转方向r0；单元b坐标(wa+wb，hc)(图中坐标2)旋转方向mx；单元c坐标(0，0)(图中坐标1)，旋转方向my。其中hc代表单元c的高度，wa和wb分别代表单元a和b的宽度。

图3：mcdl_mapborderlabel命令示例。该图对应命令：

mcdl_mapborderlabeldid<0：6>

mcdl_mapborderlabeldoq<0：6>

mcdl_mapborderlabela*a<6：7>，a<3：5>，a<0：2>

图中显示的是存储器的下部，从左到右由4个rd单元，一个ydech单元，一个ydecl单元，1个xdec单元，和3个rd单元组成，其中每个rd单元引出一个di和一个do，共两个数据信号，ydech单元引出a0和a1两个地址信号，ydecl单元引出a0-a2三个地址信号，xdecl单元引出a0-a2三个地址信号。

命令将di提取为6个数据输入信号d<0：6>，0-6按从左到右排列；将do提取为6个数据输出信号q<0：6>，0-6按从左到右排列；将a*提取为8个地址信号，由于地址信号从左到右不是单调递增的，所以在命令中要指定排列顺序a6，a7，a3，a4，a5，a0，a1，a2。

图4：mcdl_donut命令示例。该图对应命令：

mcdl_makedonutcellcell6tpolydiffnsdmpsdm

mcdl_donutcell6t-row‘1161’-col‘1161’

存储器的位点阵单元是cell6t，图中是18x15的存储器位点阵，位点阵中列方向每隔5个单元有一行strap单元，它们不计入位点阵。第一个命令首先生成cell6t的donut单元，该donut单元去掉了poly，diff，nsdm，和psdm图层中的所有图形(即去掉了mos管)，其它金属层图形被保留了(即保留连线)。第二个命令生成圆环圈，中间的所有cell6t都被donut单元替代，但第一行(底)，最后一行(顶)，第一列(左)，和最后一列(右)的cell6t单元被保留了。

图5：mcdl_connect命令示例。该图对应命令：

mcdl_defpind<0：6>，q<0：6>，a<0：4>，clk，web，oeb

mcdl_connectxdec-pina＝＞a<0：1>

mcdl_connectydec-pina＝＞a<2：4>

mcdl_connectwingl-pind＝＞d<0：3>-pinq＝＞q<0：3>

mcdl_connectwingr-pind＝＞d<4：6>-pinq＝＞q<0：3>

defpin定义外部端口：数据输入d<0：6>，数据输出q<0：6>，地址信号a<0：4>，控制信号clk，web，和oeb。connect信号连接了4个单元xdec，ydec，wingl，和wingr。3个控制信号是相同的，所以不用在拼接定义中描述。wing和dec间的bl，wl信号定义也是相同的，可以在拼接中省略。地址线分为两部分，a<0：1>和a<2：4>，分别送入x译码器xdec和y译码器ydec；数据线也分为两部分，d/q<0：3>和d/q<4：6>，分别送入左阵列wingl和右阵列wingr。地址线和数据线的连接需要在connect命令中描述。

具体实施方式：

存储器版图和网表自动生成软件由tcl语言实现，对每一个mcdl扩展命令，提供c++实现的函数库。软件实施过程如下：

第一步，用户编写一款存储器的mcdl文件，在其中指定leaf单元的gds/cdl文件，使用mcdl_place和mcdl_connect拼接存储器，相关存储器容量大小和结构的参数，如word，bits，和mux等以变量的形式出现并使用。

第二步，用户指定要生成的特定存储器的容量大小和结构参数的取值，例如word＝512，bits＝8，mux＝4，即生成512个字，每个字8位，共4k位的存储器，该存储器采用4路多路复用器，即512/4＝128行字线，8*4＝32列位线。针对每款mcdl描述的存储器，可以生成有效范围内的多种指定大小和结构的特定存储器。

第三步，存储器版图和网表自动生成软件根据mcdl和参数拼接生成指定大小和结构的存储器，结果版图输出为gds格式文件，结果网表输出为cdl格式文件。