【芯片設(shè)計(jì)】sram的一次選型與優(yōu)化之旅

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本篇沒有與工藝、廠商、工具以及實(shí)際操作相關(guān)的信息，單純記錄一下sram選型優(yōu)化的一些思路。之前一直沒有親自動(dòng)手去生成過sram，都是有專門人負(fù)責(zé)收集大家的需求（不妨稱之為ram管理員吧）而后統(tǒng)一生成各種選型的ram甚至wrapper（就是上一篇文章提到的ram wrapper），大家再拿過來用就好了。而這次是必須要親自上手，根據(jù)需求在種類繁多的sram型號(hào)和大小里選出最合適那款。講真，確實(shí)是一次很有意義的經(jīng)歷，彌補(bǔ)了一直來的空缺。
ram選型的第一步自然是要有需求，假設(shè)現(xiàn)在的需求是寬度x深度=MxN的單口spram。有需求之后，就開始根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景來進(jìn)行ram選型了。一塊ram和其他的ip一樣關(guān)注的無非就是五個(gè)維度：P(performance) P(power) A(area) T(timing)加上是否能夠?qū)崿F(xiàn)R(realizability)。
Performance性能在ram這里其實(shí)不是很好體現(xiàn)，因?yàn)檎７瞎δ苄枨蟮膔am型號(hào)都不會(huì)有性能問題（接口位寬都固定，ram那個(gè)接口也不可能阻塞上游），所以有湊數(shù)的嫌疑但畢竟PPA都是在一起聊的。如果非要把哪一項(xiàng)歸在這類中，可以將“一拍內(nèi)是否可以完成讀寫”算進(jìn)去，即ram的最小讀寫周期（即理論最快時(shí)鐘頻率）。每個(gè)ram都有一個(gè)最小的讀寫周期（雙口會(huì)有讀寫兩個(gè)），即ram處理一筆讀或?qū)懰璧臉O限時(shí)間，如果時(shí)鐘頻率高于這個(gè)時(shí)鐘頻率的話那就需要兩拍才能出數(shù)據(jù)（這個(gè)時(shí)間是個(gè)物理時(shí)間要求，必須滿足的那種）。因此如果最小讀寫周期不滿足，可能會(huì)對(duì)整體的性能有影響，故而放在這里也未嘗不可。這個(gè)值去哪找呢？只需要在生成ram時(shí)同時(shí)生成其datasheet，而后在里面找tcyc或者trcyc、twcyc之類的關(guān)鍵詞就能查到了，單位默認(rèn)為ns。最后一個(gè)問題，如果查到了最小周期為1ns，那此時(shí)接1GHz時(shí)鐘可以滿足每拍處理請(qǐng)求么？大抵是不行的，怎么也有有個(gè)10%以上的裕量，也就是1.1ns最快接900MHz的時(shí)鐘頻率。
Power功耗，這里主要關(guān)注了兩個(gè)指標(biāo)（不確定是不是有更多啊這次我沒關(guān)注到）電壓閾值和漏電流大小。電壓閾值的選擇而言，必然是優(yōu)先SVT，SVT搞不定再上LVT實(shí)在不行了再考慮ULVT。這個(gè)跟綜合時(shí)后端修時(shí)序路徑的思路相似，優(yōu)先使用在性能和功耗之間較為平衡的SVT標(biāo)準(zhǔn)電壓閾值器件（不確定默認(rèn)是SVT還是HVT了，好像是SVT），時(shí)序上實(shí)在搞不定了再換性能更好功耗更大的LVT甚至ULVT器件。所以就有那句名言嘛：后端就像海綿里水，再壓一壓總能幫你把時(shí)序搞定。電壓閾值也會(huì)直接關(guān)系到漏電流大小，進(jìn)而造成功耗大小的差別。在datasheet中以leakage current為關(guān)鍵詞就可以查到ram的漏電流大小從而比對(duì)不同選型的功耗差異。
Area面積這個(gè)主要和存儲(chǔ)密度相關(guān)聯(lián)，所以在選型時(shí)優(yōu)先選擇hd標(biāo)記即High Density類型的ram，如果想進(jìn)一步對(duì)比不同選型ram面積的大小，就在datasheet中以Area為關(guān)鍵字查看下具體的面積，單位默認(rèn)為μm^2。
Timing時(shí)序，剛剛所述的最大時(shí)鐘頻率也可以算作時(shí)序維度的一部分，另外兩個(gè)需要關(guān)注的就是setup_rising建立時(shí)間要求和C2Q延時(shí)大小。關(guān)于這一點(diǎn)，在之前的一篇文章中有更加清晰的例子。
這個(gè)例子里就是心儀選型ram的C2Q太大而引發(fā)的后續(xù)補(bǔ)救工作，如果這個(gè)補(bǔ)救不能被后端接收，那么就要再次換型。輸入端口的setup_rising和輸出端口C2Q大小在datasheet中都有查找表，可供量化查詢。
Realizability可實(shí)現(xiàn)性，即使上面幾點(diǎn)都協(xié)調(diào)好了，也很有可能會(huì)發(fā)生輸入指定大小MxN以及Multiplexer Width之后，工具很可能會(huì)告訴你“啊不行啊，這個(gè)mux支持的深度or寬度區(qū)間是xxxx~yyyy，請(qǐng)更換更大的mux吧”。你照做之后，它再告訴你“這個(gè)型號(hào)支持的最大mux是zz，不支持你輸入的大小”，woc就不能一次把信息拋全么。所以這個(gè)時(shí)候也就清楚了，最愛的這個(gè)組合ram是生成不出來了。所以怎么辦呢，要么換型號(hào)要么進(jìn)行ram拆分，比如拆成兩塊Mx(N/2)或(M/2)xN或者進(jìn)一步的向下拆分。優(yōu)先選擇拆寬度，這樣在內(nèi)部只需要進(jìn)行信號(hào)的拆分和拼接，而不需要進(jìn)行選擇。
最后畫圖鬼才必須畫張圖，完美結(jié)束本篇。

補(bǔ)充一條原文的評(píng)論：“mulit rail的ram如果要支持多電壓場(chǎng)景，注意下 margin config pin的切換時(shí)序�！�

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