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DrLiLab/iFlow

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User Guide of iFlow

Prerequisites

The script supports Ubuntu 20.04. It is not recommended to use the version below 20.04.

install dependencies

Tools

  • build-essential 12.8
  • cmake 3.16.3
  • clang 10.0
  • bison 3.5.1
  • flex 2.6.4
  • swig 4.0
  • klayout 0.26

Library

  • libeigen3-dev 3.3.7-2
  • libboost-all-dev 1.71.0
  • libffi-dev 3.3-4
  • libreadline-dev 8.0-4
  • libspdlog-dev 1.5.0
  • lemon 1.3.1

一、Build iFlow

首先进入到要存放iFlow的目录下,输入命令:

git clone https://github.com/PCNL-EDA/iFlow.git    //构建iFlow目录结构
cd iFlow
./build_iflow.sh                                   //运行脚本下载EDA工具

完成后即可使用iFlow。

二、iFlow目录结构

1、foundry/

存放工艺库,按不同工艺命名,包括lef、lib、Verilog(instance仿真用)和gds等库文件。

2、log/

存放flow每一步产生的log,命名格式为$design.$step.$tools.$track(eg. HD/uHD).$corner(eg. MAX/MIN).$version.log。

3、report/

存放每一步输出的报告,文件夹命名格式类似为$design.$step.$tools.$track(eg. HD/uHD).$corner(eg. MAX/MIN).$version。

4、result/

存放每一步输出的结果,如$design.v,$design.def,$design.gds,文件夹命名格式为$design.$step.$tools.$track(eg. HD/uHD).$corner(eg. MAX/MIN).$version。

5、rtl/

存放design的rtl文件和sdc文件,按不同的design命名。

6、scripts/

  ├─cfg  //库文件配置、工具配置、flow配置脚本存放目录

  ├─common   //对文件操作的通用脚本存放目录

  ├─ run_flow.py //整个flow的运行脚本

  ├─ $design //对应design每一步的脚本存放目录

7、tools/

存放各个工具的文件。

8、work/

存放跑flow过程中生成的临时文件,沿用商业工具的习惯。

9、build_iflow.sh

下载安装EDA工具。

10、README.md

iFlow使用说明。

三、iFlow command

Eg.

run_flow.py -d aes_cipher_top -s synth -f sky130 -t HS -c TYP

命令参数:

-d (design):

design name;

-s (step):

flow可选step:synth、floorplan、tapcell、pdn、gplace、resize、dplace、cts、filler、groute、droute、layout;

-p (previous step):

用于调用前一步的结果;

-f (foundry):

工艺选择,可选:sky130;

-t (track):

标准单元track选择,可选:sky130[HS HD];

-c (corner):

工艺角,可选:sky130 [TYP];

-v (version):

追加到log/result rpt的版本号;

-l :

前一步的版本号。

step command:

synth:

run_flow.py -d $design -s synth -f $foundry -t $track -c $corner 

floorplan:

run_flow.py -d $design -s floorplan -f $foundry -t $track -c $corner

tapcell:

run_flow.py -d $design -s tapcell -f $foundry -t $track -c $corner

pdn:

run_flow.py -d $design -s pdn -f $foundry -t $track -c $corner

gplace:

run_flow.py -d $design -s gplace -f $foundry -t $track -c $corner

resize:

run_flow.py -d $design -s resize -f $foundry -t $track -c $corner

dplace:

run_flow.py -d $design -s dplace -f $foundry -t $track -c $corner

cts:

run_flow.py -d $design -s cts -f $foundry -t $track -c $corner

filler:

run_flow.py -d $design -s filler -f $foundry -t $track -c $corner 

groute:

run_flow.py -d $design -s groute -f $foundry -t $track -c $corner

droute:

run_flow.py -d $design -s droute -f $foundry -t $track -c $corner

layout:

run_flow.py -d $design -s layout -f $foundry -t $track -c $corner

四、Example

1、使用iFlow跑soc_asic_top设计的全流程

进入“/iFlow/scripts/”目录,输入命令:

./run_flow.py -d aes_cipher_top -s synth,floorplan,tapcell,pdn,gplace,resize,dplace,cts,filler,groute,droute,layout -f sky130 -t HS -c TYP -v 1.0 -l 1.0

(这里的版本号为1.0),进行aes_cipher_top设计的全流程running,注意log中有无Error。运行结束后,会打开klayout并显示最终design的版图,如图1所示,滚动鼠标滑轮可以缩放版图,按住“鼠标中键”可以移动版图。在图2中对“Layers”选择hide/show可以隐藏和显示对应的layer层,层数较多时加载会比较慢,可以右键选择“hide all”全部隐藏后,再逐层打开查看。

图1:

image

图2:

image

Klayout支持直接打开def文件,gds载入比较慢,可以直接用klayout打开def文件。输入命令“klayout”打开klayout的GUI,在菜单“File/Import”的子菜单中找到导入功能,选择DEF/LEF导入def文件以及lef文件。如图3所示,在弹窗的“Import File”中选择detail route生成的def文件导入,在“With LEF files:”中添加design中用到的lef文件,在“/iFlow/foundry/sky130/lef/中可以找到”,添加完毕后点“OK”即可导入。产生的结果如图4所示,由于def中没有merge “std cell”和“marcro”的gds文件,因此只有metal层和via,看不到底层的NW、CT、GT等,“std cell”和“marcro”的内部结构是固定的,直接调用,一般我们只关心布线结果,所以这里看def的结果足矣。

图3:

image

图4:

image

2、输出的结果

每一步的结果将输出到“/iFlow/result”目录下,如图5所示。

synth:RTL综合,生成综合后的网表文件;

floorplan:布局规划,生成描述物理位置关系的def和更新网表文件;

tapcell:插入physical cell,生成描述物理位置关系的def和更新网表文件;

pdn:构建电源网络,生成描述物理位置关系的def和更新网表文件;

gplace:放置标准单元,生成描述物理位置关系的def和更新网表文件;

resize:优化标准单元的尺寸,生成描述物理位置关系的def和更新网表文件;

dplace:优化标准单元的摆放,消除overflow,生成描述物理位置关系的def和更新网表文件;

cts:构建时钟树,生成描述物理位置关系的def和更新网表文件;

filler:插入filler cell,生成描述物理位置关系的def和更新网表文件;

groute:为detail rout生成引导guide文件,生成描述物理位置关系的def和更新网表文件;

droute:根据guide文件进行布线,生成描述物理位置关系的def和更新网表文件;

layout:生成gds文件。

图5:

image

3、输出的报告

每一步输出的报告可以在“/iFlow/report/”目录下查看,例如,进入“/iFlow/report/aes_cipher_top.floorplan.openroad_1.1.0.HS.TYP.1.0”目录下,查看floorplan生成的报告“init.rpt”,如图6所示,可以得到floorplan后的wns、tns以及utilization等参数。

图6:

image

4、查看某一步的结果

为了验证某一步的结果是否满足我们的要求,可以对单步的结果进行检查。例如,我们可以查看detail place之后的结果。和前面提过的步骤一样,打开klayout,在“Import File”中导入dplace结果中的def文件,如图7所示。

图7:

image

点击“OK”后,可以先在“Layers”选择“hide all”,再双击打开“OUTLINE”层,即可看到detail place后的结果(这里金属层为电源网络,隐藏金属层可以方便我们查看detail place的结果),如图8所示。同样的方法可以查看其他步的结果。

图8:

image

五、更换库、设计、工具

1、数据的定义

“/iFlow/scripts/cfg”目录下,“data_def.py”脚本定义了iFlow使用的三个主要数据:Foundry、Tools、Flow,如图9所示,定义了每一步使用的默认工具。

图9:

image

2、更换工艺库

在“/iFlow/scripts/cfg”目录下,“foundry_cfg.py”脚本配置flow需要用到的工艺库文件(lib、lef、gds),如图10和图11所示,当需要更换工艺库时,可以在此脚本中添加配置即可。

图10:

image

图11:

image

3、更换设计RTL

进入到“/iFlow/scripts/”目录下,创建相应design的脚本文件目录,将“aes_cipher_top”文件夹中“synth.yosys_0.9.tcl”脚本拷贝到新的design目录下,修改“synth.yosys_0.9.tcl”脚本中的RTL配置即可,如图12所示,更换design的Verilog文件。

图12:

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4、更换工具

在“/iFlow/scripts/cfg”目录下,“tools_cfg.py”脚本中配置了每一步可以使用的工具及其所在路径,如图13所示。当要更换工具或者更换新版本工具时,增加新的工具的定义即可。

图13:

image

六、Flow脚本说明

主要说明“run_flow.py”这个脚本每一步大概作用,

1、参数的解析和验证

开头部分为参数的解析和验证,如图14所示,这里定义了“run_flow.py”这个脚本运行时需要的参数,包括:“design、step、prestep、foundry、track、corner、version、preversion”。输入命令:

run_flow.py -h

可以得到可选参数的具体说明,如图15所示,当需要跑aes_cipher_top的综合时,我们可以输入命令:

./run_flow.py -d aes_cipher_top -s synth -f sky130 -t HS -c TYP -v 1.0

生成的log、report和result也会以相应的参数命名,如:“aes_cipher_top.synth.yosys_0.9.HS.TYP.1.0.log”。

·当需要同时跑多步时,可以以逗号“,”分隔,如同时跑synth和floorplan时,可以输入命令:

./run_flow.py -d aes_cipher_top -s synth,floorplan -f sky130 -t HS -c TYP -v 1.0

·当需要指定使用工具openroad_0.9.0进行floorplan时(默认使用openroad_1.1.0),可以输入命令:

./run_flow.py -d aes_cipher_top -s floorplan=openroad_0.9.0

图14:

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图15:

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2、设置环境变量和创建路径

如图16所示,这里主要设置环境变量以及创建相应的工作路径、结果输出的的路径以及库文件所在路径。

图16:

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3、预处理文件

如图17所示,由于yosys中的abc工具只能读一个.lib文件,因此在使用yosys要先执行mergeLib.pl脚本,将所有用到的.lib文件合并为一个.lib文件“merged.lib”。同样的,TritonRoute工具也只能读入一个.lef文件,需要将所用到的.lef文件合并为一个.lef文件“merged_spacing.lef”。

图17:

image

4、逐步运行

如图18所示,根据不同的“step”运行不同的工具以及脚本,Openroad中不包含detailroute和看版图的工具,detailroute使用TritonRoute工具,看版图使用klayout工具。

图18:

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5、后处理

每一步跑完后更新变量“prestep_sel”和“pre_tool_name”,如图19所示。

图19:

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