芯片设计的原型（Prototyping）流程，引脚分配（Pin Assignment）

在芯片设计的原型（Prototyping）流程中，引脚分配（Pin Assignment） 是指在完成早期全局路由（earlyGlobalRoute）后，对跨分区（Partition）信号的引脚进行精确定位、检查和调整的过程，目的是确保分区边界处的信号连接物理可行，避免后续布线冲突。以下是基于文档内容的详细解释：

一、引脚分配的核心目的

在分层设计中，芯片被划分为多个分区独立设计，而跨分区的信号需要通过边界引脚连接。引脚分配的关键是：

1. 确定信号在分区边界的具体连接位置，确保路由路径最短、拥塞最小；
2. 避免引脚重叠、短路或金属层不匹配等物理违规，防止信号传输失效。

二、关键操作步骤及命令解析

1. 精确分配引脚位置

• 命令：assignPtnPin -enforceRoute
• 操作逻辑：
  在分区边界上，根据早期全局路由的路径，将引脚严格放置在路由穿过边界的位置。参数-enforceRoute强制引脚位置与路由规划一致，确保信号走线符合物理规则，避免因位置偏差导致后续布线绕远或拥塞。

2. 检查引脚分配有效性

• 命令：checkPinAssignment
• 操作逻辑：
  验证已分配的分区引脚是否存在重叠、短路风险，或是否超出分区边界。例如，检查不同分区的引脚是否在同一坐标点冲突，或引脚是否位于禁止布线区域。

3. 修复引脚布局违规

• 命令：legalizePin -keepLayer -verbose
• 操作逻辑：
  对重叠或位置违规的引脚进行自动调整，使其符合设计规则。-keepLayer保留引脚所在金属层，避免调整时更换层导致路由重新规划；-verbose输出详细日志，便于定位问题（如违规类型、调整前后坐标等）。

4. 报告未对齐与层不匹配引脚

• 命令：

  plaintext

  reportUnalignedNets -ptnToPtn {unaligned} -topToPtn -rptFile ptnToPtn_unaligned.pins  
  reportUnalignedNets -ptnToPtn {layerMismatch} -topToPtn -rptFile ptnToPtn_layerMismatch.pins  
  

• 操作逻辑：
  • {unaligned}：生成跨分区未对齐引脚报告，定位因位置偏移导致信号无法连通的引脚（如分区 A 的引脚与分区 B 的对应引脚偏移超过允许范围）。
  • {layerMismatch}：检测跨分区引脚使用的金属层不一致问题（如分区 A 用 M4 层，分区 B 用 M5 层），避免因层不匹配导致路由中断。

三、后续流程：结合引脚约束的时序分析

完成引脚分配后，需在路由和时序分析中保持引脚约束，确保设计收敛：

1. 设置路由模式：

   • 命令：setRouteMode -earlyGlobalRoutePartitionHonorPin list_of_ptn_cell_names
   • 作用：在顶层和跨分区网络布线时，严格遵循已分配的引脚位置约束，避免路由过程中改变引脚位置。

2. 重新运行早期全局路由并保存设计：

   • 命令：earlyGlobalRoute + saveDesign assignPin.enc
   • 目的：验证引脚约束下的路由可行性，并保存当前设计状态。

3. 生成最终时序报告：

   • 命令：timeDesign -proto -expandedViews
   • 作用：基于引脚约束后的路由结果，分析时序性能（如建立 / 保持时间违规），确保跨分区信号的时序符合要求。

四、通俗类比：引脚分配如 “跨国边境通关”

• 分区边界：相当于两国边境，引脚是 “通关口岸”，必须建在规划的交通干道（路由路径）上。
• assignPtnPin：确定口岸位置，确保车辆（信号）按规划路线通关；
• checkPinAssignment：检查口岸是否拥挤（引脚重叠）或位置错误（超出边境线）；
• legalizePin：整改违规口岸，确保通关流程合法；
• 时序分析：验证通关效率（信号延迟）是否满足要求，避免边境拥堵（时序违规）。