平面規劃(floorplanning)是晶片實體設計(佈局設計)的第一道工程,決定晶粒的大小與形狀、主要區塊與記憶體等巨集的擺放、輸入輸出(I/O)焊墊的位置,以及電源網路的骨架。常被比喻為建築物的平面圖,後續的佈局繞線都在這個框架內進行,因此平面規劃的好壞會大幅左右晶片的面積、效能與功耗。
平面規劃中決定的主要項目如下。(1)晶粒尺寸與核心區域:考量搭載的電路規模與繞線壅塞後決定,標準元件區域的使用率(utilization)一般以 60~80% 左右為目標。(2)巨集擺放:SRAM、類比 IP、PLL 等大型區塊的位置與方向。沿資料流動方向擺放,避免繞線迂迴。(3)I/O 與凸塊配置:與封裝的端子配置相互對應。(4)電源規劃:決定電源環(power ring)與條帶(縱橫的粗電源導線)的數量與寬度。
平面規劃的特點是失誤事後難以挽回。若巨集之間只留下狹窄通道,繞線會壅塞而使時序無法收斂;電源條帶不足,則會因 IR 壓降使電路變慢。問題若在佈局繞線或簽核階段才發現,就必須從平面規劃重做,因此一般會在初期就執行繞線壅塞與 IR 壓降的估算加以確認。
在先進節點中,平面規劃的考量事項持續增加。小晶片(Chiplet)架構需決定晶粒間介面(UCIe 等)的配置,3D 堆疊需決定 TSV 或混合鍵合焊墊的位置,背面供電(BSPDN)則需在初期階段就決定正反兩面繞線資源的分配。各 EDA 廠商也提供以機器學習自動探索巨集擺放的功能。