今天，ic设计的成功与否在很大程度上取决于其设计过程是否顺利。在这个深亚微米时代，前端和后端设计领域更加密切的结合对于先进ic的高效开发是非常关键的。不幸的是，诸如专业化和小组分工等行为将本需要统一的设计过程割裂开来。

特别地，约束条件和设计层次必须在考虑前端和后端设计任务的情况下制定。以一种考虑了市场和组织因素的联合开发的方法来推广这些约束条件和层次有助于确保各设计领域间更加友好的协作，并形成一个更加成功的设计组织。

设计人员日益发现，低估前端和后端设计规程之间的相互依存性对于产品的尽快面市是极为不利的。如果设计人员对此相倚性不闻不问，他们就会为实现定时闭合(timing closure)而浪费数月宝贵的开发时间。通过对造成前端和后端设计割裂的影响力的研究，可以对此有更好的理解并采取更好的补救措施。


设计中的问题


在早期的ic设计中，由位于一地的规模很小的设计小组完成整个开发过程。asic工业的出现和成长带来了三个新特性：专业化使工作完成得更快；设计小组的交流变得更加结构化；参与各方获得的报酬不同。

asic工业在发展，而这些特性没有改变。最终，导致了专业化eda工具的开发、更加严格的契约解除条件(sign-off requirements)以及参与者更加不愿意去共享解决问题的资源。

随着设计复杂程度的增加以及第三方设计工具和专业制造工厂的出现，曾经“高而瘦”的组织变得“矮而宽”。尤其是合成技术及asic/cots服务的出现，明确地将后端和前端设计任务隔离开来。设计人员不仅被设计规程、同时也被地理上的、或公司间的界限分离开了。

在这些往往采用专有接口和标准复杂工具中熏陶出来的设计组织更加深陷于这种隔离方法的泥潭中。当遇到一个设计小组不能解决的共有问题时，这种高度专业化带来的问题就暴露出来了。如未能满足深亚微米设计的定时闭合要求。即便有更加复杂的工具和更加专业的设计人员，但没有人得到酬劳或被启发去证实可以用一种具有较强内在关联性的方法来解决整个设计工具领域上的问题。


解决办法的提出


通过克服这些障碍来获得一个关联性更好的设计流程是一项庞大的工作。然而，如果把注意力集中在设计方法中对流程影响最大的那些方面，则可使这项工作有所简化。统一的约束条件设定——被给予设计工具以产生期望设计结果的准则——以及设计层次的确立能够极大地推动对前端和后端设计领域之间的问题的解决。

考虑到所有这些问题，在设计开始之前，一个组织必须制定一个公共的约束条件和分层策略。该过程始于对后端、前端及参与设计的任何第三方组织的约束条件和分层需要的研究。然后，综合考虑各方的需要，并制定统一的约束条件要求和分层策略(图1)。

这样一来，不同的工作小组就能够制定流程、选择设计工具、设定约束条件并确立层次。当各方对这些决定均表示满意时，实际的设计过程便开始了。


如何制定约束条件


预先定义约束条件和分层策略能够避免许多风险。由于约束条件的不良设定造成的风险是人所熟知的。对设计的过分约束通常出现在约束条件过多或有不必要的约束条件的场合，亦或是在设计人员试图让设计工具去生成期望的结果时。不幸的是，对设计的过分约束将导致性能、功率和占用面积上的不良后果。它还会掩盖所需的正确改变，如寄存器转移电平(rtl)代码的改进。

人为地把路径约束条件制定得过于积极即为一例，合成工具有可能将其正确地视为重要路径。但如果约束条件过于严密(即小于或等于i/o延迟)，合成工具就会觉得不可能再优化了，然后移至下一个时钟组(clock group)去对该领域内最关键的路径进行优化(图2)。

同样，如果设计被过分约束于一个工具以产生期望的结果，则那些人为制定的约束条件有可能不适合其他工具。约束条件的不良设定导致了拖延设计周期的定时闭合问题。

约束条件的制定涉及两项主要的考虑。第一，必须尽早确定期望的结果以及实现这一结果的约束条件。合成工具应关注包含设计中定时最为严格部分的模块。

不良的约束条件设定会促使工具在整个设计中进行更加笼统的优化，因而有可能在最关键的模块中提供次优定时。对结果的进一步改善可以在设计过程中实施，但是基本目标必须及早确立。

第二个理想的目标是让合成及位置-路由工具采用相同的约束条件。否则，这两个领域有可能产生不同的结果。在许多场合，设计人员采用的是“分而治之”的合成方法，即把设计分割成许多小模块。当被引入位置-路由工具时，相同的设计就被展平了。然后，由顶级的约束条件对其进行全局优化(图3)。

位置-路由工具找到不同于合成工具的关键路径，根据不同的关键路径实施放置和路由选择优化，而后发现无法实现定时闭合，这是不足为怪的。对工具流(tool flow)以及给定工具的优化和性能进行评估可以防止上述问题的发生。采用与位置-路由工具性能相同的合成工具，或把位置-