使用Memory Compiler生成ASIC Embedded Memory

19 Dec 2021 3499字 12分次 Linux Digital IC Design
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1 前言

最近自己在玩的一个模块里要用到True Dual Port RAM，它是hard macro，不像Simple Dual Port RAM或Single Port RAM那样可以用HDL设计。正好最近单位领导也让我生成芯片里用到的memory，因此想试试使用Memory Compiler来生成可综合的库文件以及仿真文件等。网上搜了搜，有两种实现方案。一种是开源的OpenRAM，但只能生成Simple Dual Port RAM；另一种是普遍使用的ARM Artisan Physical IP，据说需要从foundry提供的PDK里获得。

操作系统：
- OpenSUSE Leap 15.3
开发环境：
- OpenRAM
- ARM Artisan Physical IP

2 OpenRAM

2.1 简介

OpenRAM是一个开源的Memory Compiler，支持7nm的ASAP、15nm/45nm的FreePDK、350nm的MOSIS等工艺，依赖Python、Git以及开源电路仿真软件，根据输入配置，生成库文件、仿真文件和版图文件。具体的介绍和使用方法可以在OpenRAM官网查到。

2.2 使用

关于如何使用，OpenRAM的官网Readme已经写的很清楚了，按照步骤来就没问题：

安装Python3.5以上版本；
安装pip；
安装Ngspice，Linux版本的可以在这里找到：http://ngspice.sourceforge.net/packages.html；
下载OpenRAM：https://github.com/VLSIDA/OpenRAM/archive/dev.zip；
解压下载好的OpenRAM；
在OpenRAM根目录下运行：
```
sudo pip install -r requirements.txt
```
source setpaths.csh文件或setpaths.sh文件，以添加环境变量；

OpenRAM根目录下建立myconfig.py，内容为SRAM的设置：

# Data word size
word_size = 2
# Number of words in the memory
num_words = 16

# Technology to use in $OPENRAM_TECH
tech_name = "scn4m_subm"

# You can use the technology nominal corner only
nominal_corner_only = True
# Or you can specify particular corners
# Process corners to characterize
# process_corners = ["SS", "TT", "FF"]
# Voltage corners to characterize
# supply_voltages = [ 3.0, 3.3, 3.5 ]
# Temperature corners to characterize
# temperatures = [ 0, 25, 100]

# Output directory for the results
output_path = "temp"
# Output file base name
output_name = "sram_{0}_{1}_{2}".format(word_size,num_words,tech_name)

# Disable analytical models for full characterization (WARNING: slow!)
# analytical_delay = False

设置好之后，在OpenRAM根目录下执行：
```
python3 $OPENRAM_HOME/openram.py myconfig
```
运行之后可以在<output_path>里得到生成的文件。

这样可以得到memory的库文件、仿真文件。

3 ARM Artisan Physical IP

3.1 简介

ARM Artisan Physical IP能够给SoC提供物理IP，这其中就包括嵌入式的存储器。它包含了从250nm到3nm的每个foundry的IP，而且包含单、双口SRAM、Register File、eMRAM和ROM多种Memory。最关键的是，可以申请DesignStart来免费获取这些产品的权限，这还等啥呢。

于是我用企业邮箱申请了下DesignStart，ARM那边的人确认了下我的company entity，就通过了申请。然后通过邮件中的链接就可以访问ARM Artisan Physical IP的下载中心了：

3.2 使用

在ARM Artisan Physical IP的下载中心选择需要的foundry、工艺和memory类型，就可以下载了。例如TSMC 28nm工艺的高速Dual Port SRAM：

把下载好的压缩包在OpenSUSE里解压。文件结构如图：

在aci/sram_dp_adv/bin下直接运行sram_dp_adv，这里需要实现安装ksh。运行后发现报错：

./sram_dp_adv[76]: exec: //lib/linux/jre/bin/java: not found

但是是可以在上面的路径下找到java的，这是因为ARM Artisan Physical IP的工具用的都是32bit的可执行文件，但系统是64bit的，因此需要安装32bit兼容库。

这里以OpenSUSE为例，在YaST Software中下载安装这些库：

$img4$

安装完之后再次运行sram_dp_adv，又报错：

Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: /home/verdvana/Library/TS19CB500/aci/sram_dp_adv/lib/linux/j2re1.4.2_04/lib/i386/libawt.so: libXp.so.6: cannot open shared object file: No such file or directory
        at java.lang.ClassLoader$NativeLibrary.load(Native Method)
        at java.lang.ClassLoader.loadLibrary0(Unknown Source)
        at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(Unknown Source)
        at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Unknown Source)
        at java.lang.System.loadLibrary(Unknown Source)
        at sun.security.action.LoadLibraryAction.run(Unknown Source)
        at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
        at java.awt.Toolkit.loadLibraries(Unknown Source)
        at java.awt.Toolkit.<clinit>(Unknown Source)
        at java.awt.Color.<clinit>(Unknown Source)
        at C084.<clinit>(Copyright (c) 1998, Artisan Components)
        at C000.a(Copyright (c) 1998, Artisan Components)
        at C142.d(Copyright (c) 1998, Artisan Components)
        at C142.b(Copyright (c) 1998, Artisan Components)
        at Main.main(Copyright (c) 1998, Artisan Components)

这好像是它自带的jre有问题，去ORACLE官网下一个：https://www.oracle.com/java/technologies/downloads/#java8

$img5$

下载好之后把里面的文件解压到./aci/sram_dp_adv/lib/linux/jre路径下，替换掉原来的文件。再次去aci/sram_dp_adv/bin下运行sram_dp_adv，终于可以打开ARM Artisan Physical IP的GUI了：

之后就很简单了，设置好参数，点“Update”；在“VIEWS”里选择要生成的文件，然后点击“Generate”，就会在当前路径下生成需要的文件了。

告辞。

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