使用Memory Compiler生成ASIC Embedded Memory

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：