UPF, 統一電源格式UPF(Unified Power Format)是新思(Synopsys)公司通用的電源格式,是一組標準的類Tcl 語言的集合,用來描述芯片設計中的低功耗意圖(Low-Power Design Intent)。
使用UPF 的語言,可以描述供電電源網絡,電源開關,隔離單元,保持寄存器單元等等和功耗設計相關的元素。這些語言可以在設計,分析,驗證,實現這些流程中應用。在低功耗設計流程中加入UPF可以保證功耗意圖在IC 設計流程中的一致性體現,這樣的一致性可以讓低功耗信息在仿真、邏輯一致性檢查、設計驗證環節更容易實現。
2007 年2 月,Synopsys 工具經過Accellera 的批準被設計成可以支持UPF 1.0標準。Accellera 是一個電子行業組織,致力于發展電子設計自動化標準并推廣到整個電子行業中。這個組織的成員包括一大部分EDA 公司,其中有Magma Design Automation, Mentor Graphics 和Synopsys。這些公司相互合作來升級各家的工具支持UPF 標準。現在,Accellera 已經將UPF 的版權交給了IEEE P1801 工作組,這個工作組負責今后的UPF 標準擴展和完善以及將UPF 列入IEEE 標準的工作。
一、概述
UPF文件可以在設計早期引入對功耗的考慮。在RTL級設計中, 可以把電源方案相關信息關聯到代碼中。下圖展示了UPF對整個設計流程的支持。UPF提供了低功耗設計流程前后一致的功耗信息格式。

UPF 的運用貫穿低功耗電路始終,比如仿真驗證、邏輯綜合、物理實現、等價性驗證和最終簽核(SignOff)的過程都能使用。該流程相比于其他設計思路有如下優點:更加方便集中管理和實施各種低功耗方法;統一電源格式使設計整個過程更加高效,減少設計周期;提升電路的設計質量;減少低功耗設計風險,此流程已被行業內多家企業成功使用。
RTL 描述的是電路中的邏輯功能,而UPF 可以方便的描述RTL 不方便在電路中直接體現的電源信息,所以UPF 也是低功耗設計不可或缺的源文件,與RTL 文件一起被多種EDA 工具讀入來實現設計者需要的電路功能。
綜合階段:讀入RTL 文件和初始UPF 文件,產生門級網表及新的UPF 文件,新的UPF 文件與產生的門級網表對應,不僅包括初始UPF 信息,并且描述了在綜合過程中插入的低功耗元器件(如電源開關單元等)之間的電源連接關系。
物理實現階段:讀入綜合產生的網表和UPF,執行布局布線后,生成包含完整電源信息的網表和新的UPF。布局布線產生的UPF 包含初始UPF 所有信息,并且包含有布局布線時對低功耗設計調整的信息。
UPF 在流程上的等價性如RTL 一樣可以通過等價性驗證工具保證,比如用等價性驗證工具讀入RTL、UPF 和基于UPF 綜合出的網表進行比較,然后讀入基于UPF 綜合出的網表和布局布線產生出的網表進行比對,由此來保證邏輯與功耗意圖在整個流程中都是等價的。
二、UPF的概念
功耗意圖(Power Intent)是指實現芯片低功耗設計所需要的思想和方法。UPF 語言提供了一種描述芯片功耗要求的方法,但是卻沒有精確的描述這些要求是如何實現的。UPF 語言描述了如何連接每一個設計單元的供電電源,供電網絡的模型,以及電路的邏輯功能如何來支持動態電壓切換等等,但卻沒有任何關于布局布線的描述。UPF 語言獨立于RTL 語言,并且像RTL 語言一樣都是設計的輸入文件。
UPF 能表述出IC 電路低功耗設計的供電意圖,比如描述電壓域、電壓域的供電端口、電壓域的電壓變換、電壓域的供電電壓、電壓域之間怎樣加入低功耗元件,以及定義電路的電源網絡、電源線間的行為等等。下面舉例說明如何用UPF 命令描述功耗意圖。
1、對供電網絡的描述
1)電壓域
電路設計時為了更好的整體調配控制每個部分的電壓,設計人員會給芯片劃分不同的電源區域,每一個電源區域內的所有單元供電電壓一致,每一個區域即為一個電壓域。
`SDC`時序約束為`Timing Spec`;`UPF`為 POWER DESIGN SPEC,傳遞給后端作為輸入文件,需要保證其為 Golden File。
UPF文件主要包含4部分內容:power domain, PG connection,low power cell rule,power state 。
power domain: 對特定的RTL instance做電源管理,可以將其單獨定義為一個domain,需要primary net供電。物理實現為voltage area。
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