PrimeTime 签核领导力 —— 5nm 节点使能与 QoR 最大化

SNUG China 2021 2021 21 页

PrimeTime 签核领导力 —— 5nm 节点使能与 QoR 最大化

会议: SNUG China 2021 作者: Rahul Deokar, Product Marketing Director, Synopsys 页数: 21

概述

PrimeTime 在效率、精度和生产力方面进行了大量技术投资，提供重大创新：

- 全芯片效率：3B+ instances/hr、750M+ instances 13 小时、1.6TB - 下一代 PBA：HyperTrace 和 ML PBA 实现 5-10X 加速 - 黄金精度：单元精度 vs HSPICE 1%、5nm 0.46V、Monte Carlo - 一次性收敛：HyperScale 签核、15->1 电压角 - 全功耗收敛：RedHawk Link 10X 更快接口、99% 修复率

超过 450+ 客户信赖的业界黄金签核方案，0 硅失败。

议程

1. PrimeTime 技术亮点：加速先进节点签核与 PPA 功耗性能面积 收敛 2. 精度：ULV/Near-Vth 变异、互连变异、Moments 推导 3. 性能：HyperTrace PBA、ML PBA、HyperScale 层次化 STA 4. 生产力：同步多电压分析（SMVA）、高级约束管理、高级数据管理

先进节点精度

POCV with Moments

- 改进的超低电压（ULV）/ Near-Vth 变异的精度 - 高 Sigma 快速 Monte Carlo 路径仿真 - 显著降低 GBA 悲观度 - 与 ICC II 更紧密的时序相关 - 跨电压范围和超低电压下 99+% 通过率

HyperTrace —— 下一代快速准确的 PBA

提供 GBA 运行时间和 PBA 精度的最佳组合。通过创新的时序图细化，在电路关键区域内细化时序视图以加速穷举 PBA。当 PBA 穷举运行时间为主导时（超过总运行时间的 20%），效果最为显著。

多个客户设计的 HyperTrace vs 穷举 PBA 运行时间对比显示 5-10X 更快 PBA。

性能创新

ML PBA 加速

- 无需历史训练数据 - 自动、易于部署 - 随设计 TNS 减少自动权衡运行时间与精度 - 5-10X 更快 PBA

HyperScale —— 快速层次化签核

- 使用更小机器实现 10X 更快和 10X 更小的 STA - 灵活使用模式：自底向上、自顶向下、扁平上下文、灵活 MIM 上下文 - 并发模块和顶层 ECO/签核 - 内建设置检查、跨版本兼容

生产力提升

同步多电压分析 (SMVA)

- 单任务 DVFS 动态电压频率调节 跨域分析 - 电压角从 15 合并为 1、DVFS 从 9408 减少到 147（进一步减少到 42） - 全面的域内/跨域多电压分析 - 消除电压诱导场景和过度余量

高级约束管理

- 约束验证和等价性 - Gate vs RTL 约束等价性 - 约束升级/降级、多模式感知 - IO 预算支持、高级调试特性

高级数据管理 (ADM)

- 最多 20% 内存减少（update_timing 阶段） - 推荐用于 1 亿以上实例的大型设计 - 启用以 POCV Moment 为基础分析的设计 - 命令：set timing_enable_advanced_data_management true

老化感知 STA

支持跨任务剖面（Mission Profile）的可扩展老化建模：温度应力、电压应力、老化时间、信号概率。机器学习使能使用单库集进行老化签核。

PrimeTime 3DIC STA

多晶粒、多角 静态时序分析 STA。支持不同工艺节点的晶粒组合（如 Die-1 5nm + Die-2 7nm），跨晶粒接口路径分析，利用 HyperScale 层次化 STA 方法学。

云端签核

弹性云使用模型：分布式计算和存储、稳健的作业调度（CPDL）、精简存储以减少磁盘 I/O（CDSL）。

性能路线图

版本性能容量
2020.092X 穷举 PBA25% 内存减少
2021.063X 穷举 PBA、多核可扩展性 100 核20% 内存减少（ADM）、25% HyperScale 内存减少
2022.03+5X HyperTrace、HyperGrid 扁平分布式分析3X 性能和容量

客户成功案例

- 5LPE：AI/CPU —— 频率提升 11%、功耗降低 2% - N5：5G Mobile —— 5-10x ML PBA 加速、3% HSPICE 精度 - N5：HPC/CPU —— HyperScale 5-10x、ML PBA 3-6x - N7：Switch/Router —— 1472 处理器核、10x HyperScale、4x 内存减少 - N5：Mobile CPU/GPU —— 从其他工具回退到 PrimeTime 获得更好 PBA - 5LPE：ULV LP CPU —— 16% 功耗降低、1% POCV/Moments 精度

总结

Synopsys 持续 7/5/3nm 技术领导力。PrimeTime 作为业界黄金签核方案，被全球最先进的 7/5/3nm 设计流片所信赖。通过突破性技术和精度/性能/生产力创新，推动可预测的全流程收敛，以最少的迭代次数实现市场领先。

图片索引

共 125 张图片（PPT 幻灯片），存放于 _images/ 目录。涵盖 PrimeTime 技术亮点、POCV 精度分析、HyperTrace/ML PBA 性能数据、HyperScale 层次化签核、SMVA 多电压分析、老化感知 STA、3DIC STA、云端签核、性能路线图及客户成功案例等详细内容。