GB∕T 43453-2023 模拟混合信号知识产权（IP）核文档结构指南（正式版）

模拟/混合信号知识产权(IP)核文档结构指南Guidelineforanalog/mix-signalintellectualproperty(IP)coredocumentstructure2023-12-28发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I前言 l2规范性引用文件 13术语和定义 14说明 25IP核简介 25.1概述 25.2特征列表 25.3功能框图 35.4端口信号 35.5产品信息 35.6联系方式 36功能规范 36.1通则 36.2简介 36.3端口描述 46.4功能描述 56.5电学特性 57设计手册 57.1通则 57.2简介 57.3体系结构 67.4设计方法和工具流程 87.5补充说明 88功能及物理验证文档 88.1通则 88.2简介 88.3电路级功能验证 98.4物理验证 8.5后仿真 8.6其他说明 9应用手册 9.1通则 ⅡGB/T43453—20239.2简介 9.3交付项信息 9.4功能与物理验证环境 9.5物理及工艺要求 9.6系统集成 9.7可测试性设计 9.8其他问题 22参考文献 ⅢGB/T43453—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。本文件由全国半导体器件标准化技术委员会(SAC/TC78)归口。本文件起草单位：哈尔滨工业大学、合肥工业大学、中国电子技术标准化研究院。1模拟/混合信号知识产权(IP)核文档结构指南本文件提供了模拟/混合信号知识产权(IP)核相关文档结构，包括IP核简介功能及物理验证文档和应用手册。本文件适用于模拟/混合信号IP核的提供者组织撰写模拟/混合信号IP核相关文档、使用者和第三方评价模拟/混合信号IP核文档的质量控制。注：此处第三方是指在IP核交易过程中进行评测和提供服务的独立机构。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。知识产权核intellectualpropertycore;IPcore注：以下简称IP核。IP核在集成电路行业又称为硅知识产权SIP(SiliconIntellectualProperty)。IP核的形态为软在IP核交易过程中创建和提供IP核的实体。注：IP核提供者将提供IP核的相关信息和服务。在IP核交易过程中接收IP核的实体。注：IP核使用者将完成IP核的集成和复用工作，与IP核提供者相对应。需满足的IP核特性。注：在使用IP核进行设计时如不能解决这一问题将会给IP核的复用带来困难。2准则rule按照规定需满足的IP核特性。注：如果无法满足这类评估项，则会对使用者成功使用该IP核产生严重影响。满足指导性指标评估项的IP核。注：具有更好的可复用性和维护条件，或者提供了IP核将得到良好应用的保证。[来源：SJ/T11479—2014,2.5,有修改]4说明为了方便模拟/混合信号IP核文档的质量评估，定义了评估项的重要程度。评估项的重要程度分5IP核简介IP核简介是对IP核的简单描述，旨在向IP核的使用者提供关于IP核的概述介绍，包括功能概述和产品性能信息等，主要用在IP核的评估过程中以使潜在的IP核使用者对IP核有初步的了解，使潜在的IP核使用者在“查找”“评估/选择”阶段，迅速地确定所描述的IP核的适用性。IP核提供者还可给出IP核应用目标类型的详细情况，以帮助IP核使用者完成评估和选择过程。主要包括但不限于以下内容。a)该IP核的外部行为描述和功能分类。b)该IP核的结构描述。c)该IP核的等效元件或内核。d)该IP核的目标应用领域。e)该IP核得到的标准组织/单位的验证。5.2特征列表以列表的方式列出IP核的特性。特征列表主要包括但不限于以下内容。a)在列表顶部列出IP核与相关标准的兼容性。该内容类别：指导(当IP核具有与相关标准兼容性特征时，则为重要)b)列出IP核的所有参数化特征。该内容类别：指导(当IP核具有参数化特征时，则为重要)c)列出IP核的其他特性，例如增益、噪声和线性度等。35.3功能框图给出IP核的功能框图。5.4端口信号画出每个端口的系统级视图，并说明引脚的类型。主要包括但不限于以下内容。a)IP核顶层端口信号图。b)与端口信号结合起来说明IP核的信号类型(电流与电压、连续信号与离散信号、三态等)。5.5产品信息产品信息部分列出此IP核的最终产品信息。产品信息主要包括但不限于以下内容。a)指出该IP核已验证过的工艺和应用情况。b)性能，性能描述使IP核使用者决定IP核是否符合IP核使用者的总体性能要求。例如，性能锁电流和辐射强度保证等级等。c)形式信息，主要描述IP核的面积、端口个数等。宜采用表格的方式来描述这些信息。5.6联系方式给出IP核提供者的联系方式。6功能规范6.1通则功能规范旨在向IP核使用者提供IP核功能相关的信息，是对IP核功能的描述，不涉及具体设计细节。功能规范可提供充分的信息让IP核使用者准确了解IP核的功能。概述包括但不限于如下信息。a)提供一个对IP核的简短描述，主要包括功能简介和应用领域。4b)给出IP核应用目标类型的详细情况，并提供实际的应用实例。采用列表的方式列出该IP核的所有特征，如采用的标准、技术和频率等。a)如果IP核兼容于相关标准，则此兼容特性位于列表的顶部。该内容类别：指导(当IP核具有与相关标准兼容性特征时，则为重要)。b)列出IP核的所有参数化特征。该内容类别：指导(当IP核具有参数化特征时，则为重要)。c)列出IP核的其他特性，例如，增益、噪声系数和线性度等。结构框图包括但不限于如下内容。a)给出该IP核的结构框图。该结构框图表明了IP核的顶层模块结构，是IP核最终实现的框架。b)对IP核内部的各个功能块做简短描述。列出供IP核使用者使用的所有参考文献、标准和协议。6.3端口描述对IP核的顶层端口信号进行简单描述。主要包括但不限于下面两部分内容。a)给出IP核的外部端口图，标明信号类型(电流与电压、连续时间与采样数据、三态等)。b)简要介绍端口信号。所有IP核的端口信号可根据功能，分别对其进行描述。描述时体现在以下几个方面的内容：a)采用表格的方式列出IP核端口信号；b)如果信号与相关标准兼容，则描述IP核与相关规范所规定的端口信号协议的特征和基本知识，有时可能需要给出端口时序图；c)如果信号是自定义的，则描述信号且给出其时序图。无论是标准信号还是自定义信号，可在给出的时序图上明确标明建立时间、保持时间和脉冲宽度等时序参数。5提供IP核的完整功能描述，同时还可提供和定义充分明确的信息以帮助IP核用户理解所使用的IP核的行为。包括确切的功能体系结构的描述、不同的操作模式以及各种特征等。格式和详细程度取决于所述IP核的复杂程度，依据IP核的框图分别对各个子块的功能做详细描述，可借助图形进行说明。功能描述一般包括但不限于如下内容：a)IP核工作的基础知识在此提供；b)对IP核的每一种工作模式都给予详述；c)描述在实际系统中IP核硬件是如何与软件协同工作的；d)如果IP核是基于特定算法的，则宜单独描述此算法。6.5.1电学特性列表以列表的形式给出IP核在不同工作条件下的电流、电压或其他有用参数的最小、最大以及典型值等信息，如输入/输出信号范围、输入阻抗、允许的负载阻抗、每个引脚允许的电压、每个引脚需要的电流(静态和动态)和所需信号源的阻抗特性。以曲线图的形式给出重要电参数随电压/温度/工艺变化的关系图。7设计手册7.1通则设计手册提供IP核的详细结构以及其内部实现细节，以便使设计者能够重建该设计或者在必要时对该设计作调整。设计手册由IP核的设计者提供，本文件主要面向IP核提供者。概述包括但不限于如下内容。a)介绍IP核的功能，及其在整个系统中的位置和所起的作用。b)给出IP核在应用系统中的位置图。7.2.2设计特征描述采用列表的方式列出该IP核的所有特征，如采用标准、技术和频率等。a)如果IP核兼容于相关标准，则此兼容特性位于列表的顶部。6该内容类别：指导(当IP核具有与相关标准兼容性特征时则为重要)。b)列出IP核的所有参数化特征。该内容类别：指导(当IP核具有参数化特征时则为重要)。列出设计过程中所采取的假设。列出所有参考文献。7.3体系结构描述该IP核的体系结构和设计层次，便于其他的设计者充分了解IP核的设计细节。内容包括设采用图形的方式描述设计的拓扑结构和层次结构。a)给出IP核根据功能块来划分的框图。b)给出IP核设计的层次结构图，宜采用树状结构图。在写文档时用具体的功能块名称替代7.3.3及7.3.3.2～7.3.3.7标题中的“功能块”。如果IP核由若干个功能块组成，那么这个部分可重复多次。如果某个功能块规模较大，则该功能块可进一步细化。对功能块进行概括性描述。a)提供该功能块的顶层描述。b)给出功能块的结构框图，该图要反映该功能块的功能体系结构，表明该功能块的划分关系及组c)提供该功能块的可复用性描述。7以表格的形式对该功能块的所有信号进行汇总，并进行描述。具体内容包括：a)信号名；b)信号方向(输入，输出);c)信号功能的简要描述；d)输出信号的目的方；e)与信号变化或相关的时钟或时钟沿。提供该功能块的操作原理。具体内容包括：a)描述该功能块的输入是如何被处理的以及期望的输出是什么;b)确定操作模式；c)提供描述数学函数的公式或在较高层次描述算法；d)提供电路原理图。对该功能块的具体实现进行描述。具体内容包括：a)对于那些对操作和性能起关键作用(或影响)的部分，给予详细的描述；b)描述功能块的分割和划分；c)描述实现中采用的必要的图表，如算法和波形图等；d)描述设计中的折衷考虑。描述该功能块的可配置特性。该内容类别：指导(当该功能块具有参数化特性时，则为重要)。具体内容包括：a)列出所有的设计参数；b)为每个参数提供其可选项或值的范围。描述该功能块的性能。具体内容包括：a)描述性能；b)讨论使电路在速度和功耗方面达到要求时所采用的关键设计技术；8c)描述性能限制以防止功能块操作超出限定。7.4设计方法和工具流程描述设计所采取的设计方法(如层次化设计方法、自顶向下设计方法和定制设计方法等),以便其他设计者能够较快理解设计方法和环境。描述工具流程。具体内容包括：a)提供开发过程中采用的所有工具和设计开发流程；b)提供一份由工具运行而产生的所有警告和错误的处理报告；c)提供设计中采用的工具名称和版本。7.5补充说明7.5.1尚需解决的问题对设计中尚没有最终解决的问题予以特别说明。7.5.2设计的可改进之处指明设计中哪些地方可能有更好的解决方案。8功能及物理验证文档IP核验证文档旨在提供IP核所涉及的验证环境和验证方法等内容，以便使读者能够较快地重建该设计的验证环境。功能与物理验证描述的重点是如何做验证，不包括具体如何应用这个验证环境。描述验证所要达到的目标。8.2.2验证策略和验证方法描述验证所采取的策略和方法。描述验证开发和激励开发的流程。9列出相关文献及文档，如功能规范文档等。8.3电路级功能验证对IP核的电路级功能验证进行简要介绍。具体内容包括：a)简要介绍该IP核的设计功能和特点；b)给出功能框图并简要介绍各个模块的功能；c)描述所使用的验证环境和验证工具。8.3.2模块功能验证描述IP核模块要实现的功能和如何对这些功能进行验证，验证的结果与目标性能的关系。描述每一个模块的验证，直到描述完所有的模块。对模块的验证进行概括性描述。具体内容包括：a)描述所要验证的模块的功能；b)描述主要功能参数的定义和意义；c)描述验证目标，并给出性能参数指标。描述模块采用的验证方法。具体内容包括：a)描述验证的外部环境设置，如温度范围和电源电压范围；b)描述验证环境的详细信息；c)描述验证中使用的模型及其精度(工艺库);d)描述验证中使用的辅助模块及其详细信息。对验证结果给予说明。具体内容包括：a)描述验证得到的结果；b)对结果进行说明，指出所得到的结果和目标的差距及其影响。8.3.3整体功能验证主要描述IP核有哪些功能需要验证，如何实施这些验证，验证的结果与目标性能的关系。对该项功能进行描述。具体内容包括：a)描述所要验证的功能；b)描述主要功能参数的定义和意义；c)描述验证目标，并给出性能参数指标。描述所采用的验证方法。具体内容包括：a)描述验证的外部环境设置，如温度范围和电源电压范围；b)描述验证环境的详细信息，如激励的类型和性能等；c)描述验证中使用的模型及其精度；d)描述验证中使用的辅助模块及其详细信息。对所得到的验证结果进行说明。具体内容包括：a)描述验证得到的结果；b)对结果作出解释和说明，指出所得到的结果和目标的差距及其影响。8.4物理验证8.4.1设计规则检查描述设计规则检查相关信息。具体内容包括：a)指明所使用的环境、工具和所需工艺文件；b)指出结果文件及其所在的目录；c)对结果作出必要的说明。8.4.2版图与原理图一致性检查描述版图与原理图一致性检查相关信息。具体内容包括：a)指明所使用的环境和工具以及所需的工艺文件；b)指出结果文件及其所在的目录；c)说明验证中的注意事项，如特殊结构的识别和多电源的处理等；d)对结果作出必要的说明。8.4.3电学规则检查描述电学规则检查相关信息。具体内容包括：a)指明所使用的环境和工具以及所需的工艺文件；b)指出结果文件及其所在的目录；c)对结果作出必要的说明。8.4.4信号完整性检查描述信号完整性检查相关信息。具体内容包括：a)指明所使用的环境和工具以及所需的工艺文件；b)指出结果文件及其所在的目录；c)对结果作出必要的说明；d)信号完整性内容主要包括串扰、电迁移和IR压降等。8.5后仿真简要描述后仿真相关信息。主要包括但不限于以下内容：a)说明所使用的验证环境和验证工具；b)指明所使用的后仿真网表文件及其所在目录；c)指明后仿真模拟所验证的功能。8.5.2验证结果说明主要说明对需要验证功能的后仿真结果能否达到目标性能的要求。描述整个IP核的每一个功能的后仿真验证结果。主要包括但不限于以下内容：a)描述验证环境的环境变量设置；b)描述验证的结果；c)对验证结果和预期目标进行比较，并给出结论。8.6其他说明对与所进行的功能验证有关的事项进行说明，如：说明在系统级验证中的可复用性，验证的可复用性等。9应用手册9.1通则应用手册旨在提供关于实际应用中使用模拟/混合信号IP核的详细信息。应用的信息主要包括IP核交付项信息、验证环境和系统集成指南。应用手册有助于IP核使用者选取IP核，并应用于其实际设计环境。对设计实现选项可说明，同时给出例子。本文件面向的读者是IP核提供者和IP核使用者。9.2简介对IP核产品进行简短描述；描述IP核产品的期望应用领域或可应用的领域等。IP核提供者在每一个交付文档的正文之前宜对文档的命名规则作出约定，这部分主要对全局性的命名约定作出描述。IP核提供者提供IP核的版本历史信息，以反映有关此IP核的版本变化和版本发布情况。这些信息明确指出当前发布版本的版本号，并与声明部分一致。提供有关评估和随后将IP核提供者所提供的IP核嵌入IP核用户系统的标准合同内容和条件。主要包括以下内容：a)评估程序；b)技术支持和培训；c)可使用的专利、商标和版权；d)商业模式；e)获得使用许可的要求；f)许可使用费；g)限制发布；h)担保、责任限制及合约解除。描述IP核的集成要求，可包括以下信息。a)描述用于实现IP核集成需要的集成环境，或者特殊的噪声隔离或功耗要求，以及所需要的特殊设计技术等。b)描述用于实现IP核至少需要的EDA工具和IP核提供者所提供的一些相关工具及其版本号。c)描述用于实现IP核至少所需要的其他支持(例如工艺库等)。提供愿意支持IP核使用者并可协助进行IP核验证、集成、加工和/或其他服务的机构的联系信息。可包括如下信息。a)IP核支持伙伴。列出愿意提供一项或多项服务的合作伙伴(如：设计服务、EDA支持、代工服务或者咨询服务等方面的支持者)及其联系信息。例如：IP核提供者可能需要列出曾经流片的IP核代工厂信息。b)独立软件供应商信息。列出支持IP核的软件产品(EDA工具和应用软件等)的厂家及其联系信息。c)使用者反馈信息。给出使用者对该IP核的评价以及IP核使用者的联系方式。列出便于理解该文档的参考文献。9.3交付项信息给出交付项的概括性描述。主要包含以下内容：a)交付项的标题，版本和出版日期；b)关于转让媒体类型和存档/文件结构；c)文档/文件命名规则。IP核提供者可采用任意形式来说明问题，宜采用表格的形式列出这些交付项。交付项表格形式见表1交付项列表示例类别交付项名称格式文档交付项IP核简介功能规范应用手册设计手册电路设计交付项电路原理图电路级仿真网表Hspice物理设计交付项物理网表Hspice版图功能验证交付项系统评估模型功能/时序数字仿真模型Verilog-AMS模型交付项算法级模型静态时序分析模型外围互连模型电路级接口模型Hspice描述如何在用户的设计环境中安装所有交付项。为了清楚地表示IP核包的工作目录结构，可采取简单、清晰和明了的方式描述IP核的工作目录结构。目录结构示例见图1,IP核提供者也可采取其他的表示方法。图1中仅列出了包含的目录，而不包含每一级目录的文件列表。在目录结构图之后，可采用文本方式或采用表格方式对每一级目录结构的用处作详细描述，宜采用表格形式，见表2。layoutschematicvCrfylvslpehspicetapeoutmodelveriloglefgdscircuit图1工作目录结构示例表2工作目录内容示例目录描述Adc8/project_nameAdc8IP核的最顶层目录Adc8/layout保存Adc8IP核的版图文件Adc8/schematic保存Adc8IP核的电路图文件Adc8/verify保存Adc8IP核的验证文件Adc8/verify/drc保存Adc8IP核的设计规则检查文件Adc8/verify/lvs保存Adc8IP核的版图与电路图一致性检查文件Adc8/verify/lpe保存Adc8IP核的版图寄生参数提取文件Adc8/verify/hspice保存Adc8IP核的spice网表文件Adc8/tapeout保存Adc8IP核的输出文件Adc8/model保存Adc8IP核的模型文件Adc8/model/verilog保存Adc8IP核的行为级模型文件Adc8/model/lef保存Adc8IP核的自动布局布线模型文件Adc8/model/gds保存Adc8IP核的版图模型文件Adc8/model/circuit保存Adc8IP核的电路模型文件描述IP核的设计层次，宜采用表格形式，见表3。表3设计层次结构示例例化名称文件名描述Adc8Adc8.cdl整体电路描述Lvlbias.cdl偏置电路部分Adc8b_analogAdc8b_analog.cdl放大插补及比较电路部分Enco_8b_IhEnco_8b_Ih.cdl编码电路部分Adc6b_ffAdc6b_ff.cdl输出缓冲部分9.4功能与物理验证环境主要描述如何重复IP核独立的功能验证过程(包括IP核集成到系统中的功能验证)以及IP核物理验证过程，而不是如何搭建IP核验证环境。9.4.2功能验证环境简要描述功能验证环境。描述IP核验证环境的构成。描述IP核验证的功能。列出IP核功能验证需要的工具，给出工具的名字及其版本号。给出IP核评测的过程和结果。评测报告宜给出评测组织的名称、评测过程和列出用于评测IP核的标准。9.4.3物理验证环境简要描述进行设计规则检查、电学规则检查、信号完整性和天线效应等物理验证的环境。列出IP核物理验证需要的工具，给出工具的名字及其版本号。9.4.4创建验证环境描述IP核使用者如何创建自己的功能及物理验证环境。9.5物理及工艺要求9.5.1物理模块的详细描述描述IP核在版图级的物理实现细节。9.5.2引脚列表/引脚布局及电源和地连接的描述引脚及电源和地的相关描述，主要包括以下内容。a)每一个有用的电源和接地引脚都设置成电源或地的标识。b)描述引脚尺寸、位置和形状、连接层和等效的引脚。c)特殊引脚要求、焊点布线和负载约束条件等。d)附加电源、地线和衬底互连约束条件。如果需要，这里可描述所需附加的IP核外部的阱区保护，如果要求附加阱区保护，则描述其类型。包括原点的位置、任意的对称性和合法的旋转。该信息用于在布局、布线和参数提取时，将模块定位于系统芯片内恰当的栅格结构之中。给出布局规范相关内容，主要包括以下内容。a)与IP核有关的所有布局约束条件。b)描述所有邻近效应(proximityc)电源规划描述。effects),例如：热消散和噪声考虑等。给出互连规范相关内容，主要包括以下内容。a)所有特殊连接的准则。b)布线约束条件包括以下信息：1)几何约束条件；2)关键信号布线约束条件；3)阻抗约束条件；4)需要与数字线网(包括数字模块与模拟/混合信号模块的最小允许距离，物理尺寸和布线规则)隔离的约束；5)高频信号线的约束条件：电磁和电感效应，连线的长度，差动线圈，屏蔽布线和条形布线；6)焊点布线，负载约束条件等；7)对电源和地线的约束条件；8)电源引脚的分隔；9)所需保护环的数量和类型。c)尺寸、形状和所影响的层，禁布线区域。描述对衬底噪声的要求。描述在应用IP核时需要了解的半导体工艺信息，以便在工艺制造时集成方能使用正确的工艺。如果需要讨论所用工艺的特定范围，则该讨论包括在内。9.5.9工艺容差及工艺敏感性描述工艺容差及工艺敏感性，主要包括以下内容。a)说明满足IP核规范要求的器件参数的范围，有助于集成方确定所选工艺流程对IP核的影响。b)IP核性能随器件参数的变化，包括在参数规范范围内和范围外的变化。c)已知的工艺敏感性。9.5.10工艺设计规则例外描述在设计中有意偏离设计规则的情况，以获得独特的IP核。如果有这种情况，则宜解释这些设计规则例外。9.5.11IP核的加工历程和工艺可移植性以列表的方式描述成功集成过IP核的工艺，以及虽尚未检验，但可认为适合的其他已知工艺。9.6系统集成接口时序用来描述IP核的时序和行为规范。接口时序的内容主要包括：a)提供IP核的输入时序要求以及其输出时序特性。提供时序图来表示信号之间的关系；b)描述时钟频率、占空比、时钟偏移、复位脉冲宽度、建立时间和对异步输入的要求等时序特性。接口时序部分仅仅描述了时钟频率和占空比等。这部分对此加以补充说明。a)列出所有时钟域，对各个时钟域加以描述；b)描述将IP核集成到系统中时的时钟同步化问题。描述输入和输出顶层接口的电气特性。电气特性包括带有定义和计算方法的参数，这些参数主要包括：a)随温度、电源电压变化的变化大小和/或灵敏度；b)绝对最大额定值；c)操作条件；d)电学输入和/或输出规范；e)典型值、最小值和最大值；f)各项因素在最坏情况下的功耗峰值、典型值和最小值；g)同时开关的器件数量；h)对地泄漏电流。列出IP核所有参数，给出这些IP核参数的简短描述。宜分组采用表格的方式描述。给出一个典型的配置示例，该示例具有指导性。9.6.3偏置电源管理给出偏置要求，包括下列内容。a)指明IP核是有内置偏置还是要求外部偏置(偏置的大小、电压/电流、容差等)。如果使用外部偏置，则定义偏置接入端口。b)指明偏置在压降和匹配等方面的约束。c)电压基准规范(如果使用):1)电