时序分析基本概念介绍—时序库Lib

今天主要介绍的时序概念是时序库 lib ，全称 liberty library format (以• lib结尾)，

用于描述物理单元的时序和功耗信息的重要库文件。lib库是最基本的时序库，通常文件很大，分为两个部分，

第一部分定义了物理单元库的基本属性，它包括：

1）单元库名称，文件版本，产生日期及单元的PVT环境等。

2）定义电压，电流，电容，时间等基本单位。

3 ) 定义电路传输时间和信号转换时间的电压百分比。

我们来看一个基本的lib时序库：

library(xxx18) { #库名称

delay_model : table_lookup; #采用查表延时模型计算延时

revision : 1.0; #库的版本

date : "Sat Mar 2 15:37:50 2012"; #库的创建时间

time_unit : "1ns"; #定义时间基本单位

voltage_unit : "1V"; #定义电压基本单位

current_unit : "1uA"; #定义电流基本单位

pulling_resistance_unit : "1kohm"; #定义电阻基本单位

leakage_power_unit : "1pW"; #定义功耗基本单位

capacitive_load_unit (1.0,pf); #定义负载基本单位

nom_process : 1; #定义时序库工艺

nom_temperature : -40; #定义时序库温度

nom_voltage : 0.72; #定义时序库电压

operating_conditions(fast) { #定义互连线模型

process : 1;

temperature : -40;

voltage : 0.72;

tree_type   : balanced_tree

}

/* threshold definitions */

slew_lower_threshold_pct_fall : 10.0; #定义信号转换模型

slew_upper_threshold_pct_fall : 90.0;

slew_lower_threshold_pct_rise : 10.0;

slew_upper_threshold_pct_rise : 90.0;

input_threshold_pct_fall : 50.0; #定义延迟模型

input_threshold_pct_rise : 50.0;

output_threshold_pct_fall : 50.0;

output_threshold_pct_rise : 50.0;

第二部分是每个单元的具体信息，包括单元的延迟时间，泄漏功耗，内部功耗等。它们以lookup table的形式来表示，这里一个非常重要的概念就是lookup table，它是一种三维数据查找表，整个lib文件都是通过该种查找方式来得到所需要的信息。例如延迟时间作为输出信号负载（output load）和输入信号转换时间(input transition)的函数列表。

我们来看一个look up table的查找方式：

lu_table_template(delay_template_2x2){

variable_1：total_output_net_capacitance；

variable_2：input_net_transition;

index 1("1000.0，1001.0");

index _2( " 1000.0, 1001.0" ) ;

}

rise_transition (delay_template_2x2) {

index_l( "0.01，0.4532" ) ;

index_2( "0.01，1.2" );

values ("0 .131455 , 0.131036 " , \\

"4.19211，4.13413") ;

}

上诉语句定义了一个名字叫为delay_template_2x2的lookup table，可以理解为一个模板，有两个变量variable_1和variable_2组成。variable_1代表total_output_net_capacitance，variable_2代表input_net_transition。每个变量是两个断点组成。lookup table的名字是任意的，而变量可以是一个，两个或三个，每个断点的数量一般没有限制。

lookup table的第二部分则描述了具体哪个功能调用了上述模板，rise_transition描述的是单元输出信号的上升时间。它调用的就是由lu_table_template 定义的名为delay_template_2x2的模板。rise_transiton 中 index_1和 index_2是与上升时间相关的两个变量，如果想知道它们分别代表哪个一个变量就需要到delay_template_2x2的模板中查找，这里我们知道index_1代表输出pin的连线负载电容，index_2代表输入信号transition。

values与index可以表达为value=f(index_1，index_2)。当输出端线负载为0. 01，输入斜率为0. 01时，输出上升时间为0.131455。当输出线负载为0.01，输人斜率为1 .2时，输出上升时间为0.13036。同理，当输出端线负载为0.4532，输入斜率分别为0.01和1.2 时，对应另外两个上升时间。如下图所示：

接着在cell描述部分，我们会看到以下内容：

cell (BUFX1) {

cell_footprint : buf; #定义引脚名称，进行优化时具有相同引脚名称的单元才可以交换

area : 13.305600; #定义单元面积大小

pin(A) {

direction : input;            #定义端口A为输入端口

capacitance : 0.002357;     #定义端口A的电容

}

pin(Y) {

direction : output;        #定义端口Y为输出端口

capacitance : 0.0;        #定义端口Y的电容

function : "A";               #定义端口Y是同A的操作

internal_power() {        #定义单元内部功耗

  related_pin : "A";        #定义相关输入信号

  rise_power(energy_template_5x5) {      #定义端口Y上升所消耗的功耗

    index_1 ("0.025, 0.08, 0.3, 0.7, 1.2");

    index_2 ("0.00035, 0.021, 0.0385, 0.084, 0.147");

    values ( \\

      "0.013041, 0.010646, 0.010132, 0.008511, 0.006121", \\

      "0.015728, 0.012869, 0.012227, 0.010567, 0.008178", \\

      "0.023086, 0.020760, 0.019879, 0.017596, 0.014946", \\

文件太长，只截取部分，rise_power的 index_1和index_2的内容可以在文件前面的lookup table模板中查找得到，该cell的剩余其他时序和功耗参数也是类似描述，不一一解释了。