UPF, 统一电源格式UPF(Unified Power Format)是新思(Synopsys)公司通用的电源格式,是一组标准的类Tcl 语言的集合,用来描述芯片设计中的低功耗意图(Low-Power Design Intent)。
使用UPF 的语言,可以描述供电电源网络,电源开关,隔离单元,保持寄存器单元等等和功耗设计相关的元素。这些语言可以在设计,分析,验证,实现这些流程中应用。在低功耗设计流程中加入UPF可以保证功耗意图在IC 设计流程中的一致性体现,这样的一致性可以让低功耗信息在仿真、逻辑一致性检查、设计验证环节更容易实现。
2007 年2 月,Synopsys 工具经过Accellera 的批准被设计成可以支持UPF 1.0标准。Accellera 是一个电子行业组织,致力于发展电子设计自动化标准并推广到整个电子行业中。这个组织的成员包括一大部分EDA 公司,其中有Magma Design Automation, Mentor Graphics 和Synopsys。这些公司相互合作来升级各家的工具支持UPF 标准。现在,Accellera 已经将UPF 的版权交给了IEEE P1801 工作组,这个工作组负责今后的UPF 标准扩展和完善以及将UPF 列入IEEE 标准的工作。
一、概述
UPF文件可以在设计早期引入对功耗的考虑。在RTL级设计中, 可以把电源方案相关信息关联到代码中。下图展示了UPF对整个设计流程的支持。UPF提供了低功耗设计流程前后一致的功耗信息格式。
![](https://img.kancloud.cn/27/14/2714e02eae42bed672c7cbfbdcadde79_451x596.png)
UPF 的运用贯穿低功耗电路始终,比如仿真验证、逻辑综合、物理实现、等价性验证和最终签核(SignOff)的过程都能使用。该流程相比于其他设计思路有如下优点:更加方便集中管理和实施各种低功耗方法;统一电源格式使设计整个过程更加高效,减少设计周期;提升电路的设计质量;减少低功耗设计风险,此流程已被行业内多家企业成功使用。
RTL 描述的是电路中的逻辑功能,而UPF 可以方便的描述RTL 不方便在电路中直接体现的电源信息,所以UPF 也是低功耗设计不可或缺的源文件,与RTL 文件一起被多种EDA 工具读入来实现设计者需要的电路功能。
综合阶段:读入RTL 文件和初始UPF 文件,产生门级网表及新的UPF 文件,新的UPF 文件与产生的门级网表对应,不仅包括初始UPF 信息,并且描述了在综合过程中插入的低功耗元器件(如电源开关单元等)之间的电源连接关系。
物理实现阶段:读入综合产生的网表和UPF,执行布局布线后,生成包含完整电源信息的网表和新的UPF。布局布线产生的UPF 包含初始UPF 所有信息,并且包含有布局布线时对低功耗设计调整的信息。
UPF 在流程上的等价性如RTL 一样可以通过等价性验证工具保证,比如用等价性验证工具读入RTL、UPF 和基于UPF 综合出的网表进行比较,然后读入基于UPF 综合出的网表和布局布线产生出的网表进行比对,由此来保证逻辑与功耗意图在整个流程中都是等价的。
二、UPF的概念
功耗意图(Power Intent)是指实现芯片低功耗设计所需要的思想和方法。UPF 语言提供了一种描述芯片功耗要求的方法,但是却没有精确的描述这些要求是如何实现的。UPF 语言描述了如何连接每一个设计单元的供电电源,供电网络的模型,以及电路的逻辑功能如何来支持动态电压切换等等,但却没有任何关于布局布线的描述。UPF 语言独立于RTL 语言,并且像RTL 语言一样都是设计的输入文件。
UPF 能表述出IC 电路低功耗设计的供电意图,比如描述电压域、电压域的供电端口、电压域的电压变换、电压域的供电电压、电压域之间怎样加入低功耗元件,以及定义电路的电源网络、电源线间的行为等等。下面举例说明如何用UPF 命令描述功耗意图。
1、对供电网络的描述
1)电压域
电路设计时为了更好的整体调配控制每个部分的电压,设计人员会给芯片划分不同的电源区域,每一个电源区域内的所有单元供电电压一致,每一个区域即为一个电压域。
`SDC`时序约束为`Timing Spec`;`UPF`为 POWER DESIGN SPEC,传递给后端作为输入文件,需要保证其为 Golden File。
UPF文件主要包含4部分内容:power domain, PG connection,low power cell rule,power state 。
power domain: 对特定的RTL instance做电源管理,可以将其单独定义为一个domain,需要primary net供电。物理实现为voltage area。
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