【附录C SPEF】静态时序分析圣经翻译计划

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本附录将介绍标准寄生参数提取格式（SPEF），它是IEEE Std 1481标准的一部分。

C.1 基础

SPEF允许以ASCII交换格式描述设计的寄生信息（R，L和C）。用户可以读取和检查SPEF文件中的值，尽管用户永远不会手动创建此文件。它主要用于将寄生信息从一个工具传递到另一个工具。图C-1显示了SPEF可以由诸如布局布线工具或寄生参数提取工具之类的工具生成，然后交由时序分析工具用于电路仿真或执行串扰分析。

图C-1

寄生参数可以在许多不同的层次上表示。SPEF支持分布式（distributed）网络模型、（reduced）简化网络模型和（lumped）集总电容模型。在分布式网络模型（D_NET）中，网络走线的每段都有其自己的R和C。在简化网络模型（R_NET）中，在网络的负载引脚上考虑一个简化的R和C，而在网络的驱动引脚上考虑一个π模型（C-R-C）。在集总电容模型中，仅为整个网络指定一个电容。图C-2显示了物理网络走线的一个示例，图C-3显示了分布式网络模型，图C-4显示了简化的网络模型，图C-5显示了集总电容模型。

图C-2

图C-3

图C-4

图C-5

互连寄生效应取决于工艺，SPEF支持最佳（best-case）、典型（typical）和最差（worst-case）三种情况。允许R、L和C值、端口压摆和负载使用此三种不同情况下的值。

通过提供一个包含网络名称和实例名称映射到索引的一个名称映射（name map），可以有效地减小SPEF文件的大小，更重要的是，所有较长名称仅出现在一个位置。

设计的SPEF文件可以拆分为多个文件，也可以分层。

C.2 格式

SPEF文件的格式如下：

header_definition包含了基本信息，例如SPEF版本号、设计名称以及R，L和C的单位。name_map指定了网络名称和实例名称到索引的映射。power_definition声明了电源网络和地网络。external_definition定义了设计的端口。define_definition中指出了SPEF还在其它文件中进行了描述的那些实例。internal_definition包含的是文件的核心——设计的寄生参数。

图C-6显示了header_definition的示例：

图C-6

SPEF name 指定了SPEF的版本号；

DESIGN name 指定了设计的名称；

DATE string 指定了创建文件时的时间戳；

VENDOR string 指定了用于创建SPEF的供应商工具；

PROGRAM string 指定了用于生成SPEF的程序；

VERSION string 指定了用于创建SPEF的程序的版本号；

DESIGN_FLOW string string string . . . 指定了在什么阶段创建SPEF文件。它描述了有关SPEF文件的信息，这些信息无法通过读取文件来获得。

预定义的字符串值为：

EXTERNAL_LOADS：外部载荷在SPEF文件中完全指定。
EXTERNAL_SLEWS：外部压摆在SPEF文件中完全指定。
FULL_CONNECTIVITY：SPEF中存在逻辑网表连接。
MISSING_NETS：SPEF文件中可能缺少某些逻辑网络。
NETLIST_TYPE_VERILOG：使用Verilog HDL类型命名约定。
NETLIST_TYPE_VHDL87：使用VHDL87命名约定。
NETLIST_TYPE_VHDL93：使用VHDL93网表命名约定。
NETLIST_TYPE_EDIF：使用EDIF类型命名约定。
ROUTING_CONFIDENCE：（正整数）所有网络的默认走线置信度，基本上是寄生精度的水平。
ROUTING_CONFIDENCE_ENTRY：补充走线置信度值。
NAME_SCOPE_LOCAL | FLAT：指定了SPEF文件中的路径是相对于文件还是相对于设计顶层。
SLEW_THRESHOLDS：（low_input_threshold_percent，high_input_threshold_percent）指定了设计的默认输入转换阈值。
PIN_CAP NONE | INPUT_OUTPUT | INPUT_ONLY：指定了作为总电容一部分的引脚电容类型，默认值为INPUT_OUTPUT。

DIVIDER / 指定了层次结构分隔符。可以使用的其它字符是" . " , " : "和" / "。

DELIMITER ：指定了实例与其引脚之间的分隔符。可以使用的其它可能字符是" . " , " / " , " : " 或者 "|"。

BUS_DELIMITER [ ] 指定了用于标识总线位的前缀和后缀。可以用于前缀和后缀的其他可能字符是" { " , " ( " , " < " , " : "，" ."和" } " , " ) ", " > "。

T_UNIT 正整数 NS | PS 指定了时间单位。

C_UNIT 正整数 PF | FF 指定了电容单位。

R_UNIT 正整数 OHM| KOHM 指定了电阻单位。

L_UNIT 正整数 HENRY | MH | UH 指定了电感单位。

SPEF文件中的注释可以两种形式出现：

图C-7显示了一个名称映射的示例。它的形式为：

图C-7

名称映射将指定名称到唯一整数值（它们的索引）的映射。名称映射有助于通过索引来对名称进行引用从而减小文件的大小，名称可以是网络名称或实例名称。考虑图C-7中的名称映射，以后可以使用它们的索引在SPEF文件中引用这些名称，例如：

因此，名称映射会通过使用其唯一的整数表示来避免重复长名称及其路径。

power definition部分定义了电源和接地网络：

以下是一些例子：

external_definition包含了设计的逻辑和物理端口的定义。图C-8显示了逻辑端口的示例，逻辑端口可以以下形式描述：

图C-8

其中port_name可以是形式为*正整数的端口索引。方向为I表示输入，O表示输出，B表示双向。连接属性（conn_attribute）是可选的，可以是以下属性：

*C number number：端口的坐标。
*L par_value：端口的电容负载。
*S par_value par_value：定义端口上的波形。
*D cell_type：定义端口的驱动单元。

可以使用以下命令定义SPEF文件中的物理端口：

define definition部分定义了当前SPEF文件中引用的实例，但其寄生参数在其它SPEF文件中进行了描述：

当实例是物理分区（而不是逻辑层次结构）时，将使用*PDEFINE。以下有些例子：

这意味着将存在另一个带有*DESIGN值ddrphy的SPEF文件，该文件将包含设计ddrphy的寄生参数，其可能具有物理和逻辑层次结构。跨越层次边界的任何网络都必须描述为分布式网络（D_NET）。

internal definition部分包含了SPEF文件的核心，即设计中网络的寄生参数。基本上有两种形式：分布式网络D_NET和简化网络R_NET。图C-9中为一个分布式网络定义的示例：

图C-9

第一行中的*5426是网络的索引号（网络名称请参见名称映射），0.899466是网络上的总电容值。电容值是网络上所有电容的总和，其中包括假定为接地的交叉耦合电容，还包括负载电容。它可能包含也可能不包含引脚电容，具体取决于DESIGN_FLOW定义中的PIN_CAP设置。

connectivity section描述了网络的驱动和负载引脚：

I表示内部引脚（ * P表示端口），14212：D表示实例14212的D引脚，14212是一个索引号（有关实际名称需参见名称映射）。“ I”表示网络上的负载（输入引脚），“ O”表示网络上的驱动（输出引脚）。C和 D如先前在connection attributes中所定义的那样，C定义了引脚的坐标，*D定义了引脚的驱动单元。

capacitance section描述了分布式网络的电容，电容单位在之前已用* C_UNIT指定。

第一个数字是电容标识符。电容规范有两种形式：第一种到第四种一种形式，第五种是另一种形式。第一种形式（第一至第四种）指定两个网络之间的交叉耦合电容，而第二种形式（id为5）指定接地电容。因此，在电容id1中，网络5426和5290之间的交叉耦合电容为0.217446；在电容id5中，接地电容为0.529736。请注意，第一个节点名称必须是所描述的D_NET的网络名称。网络索引后面的正整数（5426：10278中的10278）指定内部节点或连接点。因此，电容id4表示在内部节点10278的网络5426和内部节点9922的网络*5116之间存在耦合电容，该耦合电容的值为0.113918。

resistance section描述了分布式网络的电阻，电阻单位在之前已用* R_UNIT指定。