Macro Placement for Chip Design

What are macros?

宏是较大的功能块，例如 IC 的存储器（SRAM、ROM）、模拟设备（DAC、ADC）、时钟宏（PLL）或接口宏。在物理设计中，宏通常被放置在芯片的外围，以确保它们能够获得足够的电源和散热。

Guidelines to place macros

根据飞线分析来放置宏，即与某些端口或频繁通信的宏，然后将它们放置在彼此附近以减少延迟。优先顺序为宏到端口>宏到宏>宏到标准单元。
宏的放置遵循分层命名约定。
将宏放置在芯片外围，这样更容易为它们供电，避免电压下降。如果将它们放置在芯片中央，可能会导致大量绕行布线。
保持宏之间的最小通道长度
宏之间不应该有重叠的区域或交叉连接
宏引脚应朝向核心区域放置。原因是宏与标准单元相连，而大多数逻辑连接都在核心区域内，因此宏引脚应朝向核心区域放置。
避免在宏放置中出现缺口。

Why we place macro before standard cell in physical design?

在集成电路的物理设计流程中，将宏单元在标准单元之前放置是一个经过深思熟虑的策略，背后有着多个具体原因和考虑：

占用面积大：宏单元通常包括大规模的存储器模块或专用的IP模块，这些模块在芯片上需要占据很大的面积。由于其体积庞大，一旦确定位置后，很难再进行调整。因此，在设计初期就需要为它们预留足够的空间，以避免后期设计调整带来的复杂性。
固定布局的约束：由于宏单元的尺寸较大，而且可能有严格的性能、热管理和电力传输要求，它们通常会受到许多布局约束。这些约束要求在设计的早期阶段予以解决，这样可以降低对后续步骤的影响。
供电和散热考虑：宏单元由于设计的复杂性，通常会有更高的功耗和更复杂的供电需求。先放置这些单元并进行供电布线有利于优化电源分配，同时也可以进行早期的热分析，以确保芯片的可靠性和性能。
信号完整性和时序优化：宏单元可能会引入较长的信号路径，它们的相对位置将会直接影响到信号的延迟和完整性。在早期进行放置，能够更好地规划总线和关键信号路径，避免后期的重布局或时序问题。
设计的灵活性：通过首先确定宏单元的位置，可以在更紧凑和高效的空间中安排标准单元。这种方法允许对标准单元的布局进行更灵活的优化，同时避免对宏单元的重新排列造成的复杂调整。
提高设计效率：宏单元的早期放置和固定，使后续的设计流程更加流畅。当宏单元位置确定后，物理设计中的后续步骤（例如标准单元的放置、详细布线及优化等）可以在一个较为稳定的框架下进行，减少了因宏单元位置变化带来的不确定性。

通过在物理设计流程的初期阶段优先考虑宏单元的位置和布局，不仅可以确保设计满足技术和性能的要求，还能大幅提高整个设计流程的效率和效果。