G2 入門：從下載到簽核時序

G2 是一個在你自己的 Linux 機器上執行的晶片設計平台。專案、模組、元件庫、簽核場景和設計資料都在同一個網頁裡，每次工具執行結束，關鍵數字馬上就能看到。這個系列是最快的入門方式：大約 27 分鐘，只用 G2 內建的開源工具，從下載做到一個完成佈局繞線、跑完簽核時序的模組。

這篇文章是 8 集影片的文字版。每一節包含該集影片、它展示了什麼，以及跟著做需要的指令和數字。全部內容都可以用免費的 G2 社群版 完成。

預告

一分鐘認識 G2

▶1:13

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所有東西都在同一個網頁裡：專案、模組、元件庫、場景和設計資料。預告片展示一個真實的模組 gcd，從 RTL 經過佈局繞線做到簽核時序，每個階段和每個結果都在同一張表裡。每次工具執行都會立刻顯示關鍵數字：時序、密度和執行時間，不用再 grep 日誌。時序失敗時，可以開啟任何一條路徑，看清楚延遲從哪裡來。

在背後，G2 為每一份設計資料做版本管理，所以你永遠知道哪個網表產生了哪個結果。還有一個熟悉 G2 操作步驟的 AI 助手，可以幫你執行流程。這一切都在一個下載包裡，OpenROAD、Yosys、OpenSTA、PDK 和示範案例都已包含。

第一部分：安裝設定

#1安裝與啟動

▶3:07

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G2 社群版放在 GitHub 上，需要的東西都在一個發行套件裡。G2 平台可以執行在 Ubuntu 22.04 及以上，以及 Rocky 或 RHEL 8 及以上。附帶的 OpenROAD、Yosys 和 Verilator 需要 glibc 2.35 及以上，也就是 Ubuntu 22.04 及以上。

G2 需要幾個標準的 Linux 工具。在 Ubuntu 上一行就能裝好，這也是唯一需要 sudo 的步驟：

sudo apt-get install -y xterm tcsh vim-gtk3 firefox tcl coreutils gzip

接著下載發行套件（約 530 MB）並解壓。G2 沒有安裝程式，也不需要 root 權限。裡面有 G2 本身、一個附帶的 Node.js 執行環境，以及包含 Nangate45、sky130 和 ASAP7 的 pdk 目錄。開源 EDA 工具在 g2/free 裡。

wget https://github.com/DeepDataFlow/G2/releases/download/v1.0.0/G2_v1.0.0.tar.gz
tar zxvf G2_v1.0.0.tar.gz
mkdir g2
cd g2
../G2_v1.0.0/g2/bin/g2init
source g2.rc
g2

工作區是存放專案和資料的地方。g2init 會選一個空閒埠、建立工作區目錄，並寫出 g2.rc；它負責設定環境，把 G2 和所有附帶工具加進 PATH。g2 會在自己的視窗裡啟動伺服器。伺服器會列印一個帶 token 的登入 URL：把整個 URL 連同 token 一起複製到 Firefox。

首頁是你的專案列表。新建一個專案，專案頁面上 G2 的每個部分都有一個標籤頁：

以後每次回來只要三個指令：cd 進工作區、source g2.rc、g2。

#2一個指令建立示範專案

▶3:55

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G2 為三個 PDK 都附帶了示範案例，這個系列用 Nangate45。build.sh 是一小串步驟：建立專案、定義簽核場景、指向 PDK、安裝元件庫，再建立 gcd 和 spm 兩個模組。每一步都可以在介面上手動完成，腳本只是幫你省時間。

$G2_ROOT/demo_case/nangate45/build.sh   # 也有 sky130/ 與 asap7/

新專案裡每個標籤頁的內容：

• Spec 是整個專案的設定：tech LEF、RC 檔案，以及合成用的 corner。
• Scen 有兩個模式：functional 和 shift，每個模式有四個 PVT corner：125 °C 與 −40 °C 下的慢速、快速和典型。之後每次時序分析都會用到它們。
• LIM 裡已經以 v1 版本裝好 Nangate45 標準單元。G2 解析了每一個 liberty 檔案，所以可以直接瀏覽單元、面積和引腳功能。記憶體 macro 也用同樣的方式管理。
• Blk 是每個模組的目標。gcd 的時脈是 1 GHz，佔地 600 × 600 µm。每個模組也會按名稱和版本列出它用到的元件庫，這樣每個流程都知道要載入哪些元件庫。
• DDM 裡已經放好了 gcd 的 RTL。

第二部分：從 RTL 到簽核

#3用 Yosys、OpenROAD 和 OpenSTA 從 RTL 到 GDS

▶6:16

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在 G2 裡，每一次實作嘗試都是一個版本。版本一開始是一個空目錄，流程一個一個簽出到裡面。這一集為 gcd 建立 v01。

先做合成，它也帶出整個系列最重要的一點：每個 G2 流程都有同樣的視圖，順序也一樣。

在 Yosys 上學會這幾個視圖，OpenROAD、OpenSTA 和其他所有流程也就都會了。DDM 視圖清楚顯示這次執行用哪些輸入資料：這裡是 RTL 版本 v2 和合成用的 SDC。執行結束後，QoR 會解析日誌和報告，填進單元數、暫存器數和錯誤數的卡片，不用讀日誌就知道成功了沒有。Check-in 把網表以 syn v01 發布到 DDM。這就是交接：下一個流程從 DDM 取網表，而不是從這個目錄。

OpenROAD 有同樣的視圖，流程分成八個任務：init、floorplan、placement、時脈樹合成、post-CTS、routing、post-route 和 finish。每個任務都有自己的子頁面和日誌。Gen all、Run all，每個任務都會報告狀態和 QoR：執行時間、錯誤、每個場景的時序和密度。

接著是簽核。OpenRCX 從繞線後的版圖提取寄生參數，把 SPEF 簽入 DDM。OpenSTA 的 Gen all 會為 Scen 標籤頁裡的每個場景各建一次執行：兩個模式乘四個 corner，每個場景的最差 slack 一目瞭然。

簽核也抓到了問題。在慢速 corner，setup 差了將近 2 ns（−1.95 ns）。模組規格寫的是 1 GHz，但佈局繞線的約束用的是 4 ns 的時脈。這正是簽核存在的意義，第 5 集會修正它。

這一集點過的所有操作都可以寫成腳本，適合迴歸測試或每晚建置：

$G2_ROOT/demo_case/nangate45/gcd_rtl2gds.sh

#4設計資料管理（DDM）

▶2:26

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在 G2 裡，流程從不直接讀彼此的目錄。每個流程都從設計資料管理器 DDM 取得輸入，再把輸出發布回 DDM。

DDM 標籤頁顯示專案裡的每個模組和每種資料類型。gcd 有 RTL、合成網表、每個模式的 SDC，以及每個佈局繞線階段之後的快照。每種資料類型可以有很多版本，其中一個是發布（publish）版本：下游流程預設使用的就是它。

每個版本都記得自己從哪裡來。網表 syn v01 是 impl/gcd/v01 裡的 Yosys 執行產生的，點一下就回到那次執行，看得到它的日誌和 QoR。在使用端，每個流程和任務都有 DDM 視圖：OpenROAD 的 init 任務讀取 syn v01 和佈局繞線約束。想試別的約束，就在那裡改版本再重新執行，不用複製檔案。

底層就是普通的目錄和符號連結。沒有需要維護的資料庫，在 shell 裡就能檢視一切。對任何結果都能回答兩個問題：哪些資料產生了它，以及哪次執行產生了那些資料。

第三部分：比較與除錯

#5並排比較多次實作結果

▶4:15

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這個實驗只改一處。v02 在 DDM 裡用了新的佈局繞線約束 sdc_apr_func v02，時脈改成 1 ns，與規格一致。每個版本都是獨立的，v01 完全不受影響。流程照常執行，OpenROAD 的 init 任務現在讀的是 sdc_apr_func v02。有一個細節很重要：要等輸入存在之後再簽出 OpenRCX 和 OpenSTA，它們才會綁定到 v02 的版圖。

在模組層級，Status 視圖把兩個版本並排顯示。階段選擇器切換要看的指標：前端顯示合成數字，APR 顯示佈局繞線，Signoff 顯示各場景的時序。v01 離 1 GHz 差了將近 2 ns，v02 只差 9 ps。Column 按鈕可以精確選擇要顯示哪些指標，只想找一個數字時很方便。再往上一層，可以一次看到專案裡的所有模組，這是專案負責人每天早上要看的畫面。

#6用 tpath 除錯時序路徑

▶2:19

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這次看的場景是慢速 corner 的 setup，0.81 V、125 °C。原始的 OpenSTA 報告有幾千行，平常只能滾動和 grep。tpath 會解析並彙總它。首先是每個路徑組的最差 slack，馬上就能看出問題出在哪一類路徑：暫存器到暫存器差了 9 ps，而輸入到暫存器（+0.145 ns）和暫存器到輸出（+0.247 ns）都通過。接著是按 slack 排序的所有路徑。

開啟一條路徑，tpath 會顯示它的起點和終點、發射和捕獲時脈，以及 slack。然後把路徑拆成幾個部分：資料邏輯花了 0.978 ns，捕獲的正反器需要 30 ps 的 setup，剛好超過 1 ns 的週期。這次執行用的是理想時脈，時脈延遲和 skew 都是零，所以要修的是邏輯，不是時脈樹。這條路徑的原始報告文字點一下就能開啟。tpath 也能讀取 PrimeTime、Tempus/Innovus、DC 和 Fusion Compiler 的時序報告。

第四部分：AI 助手

#7晶片設計流程的 AI 助手

▶3:09

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G2 的 AI 助手透過 skill 獲得知識。每個 skill 是一項 G2 任務的分步操作程序：建立專案或模組、安裝元件庫，或執行 Yosys、OpenROAD、OpenSTA。skill 是純文字，列出的步驟和第 3 集一樣：簽出、拉取腳本、拉取元件庫、生成、執行、簽入。助手遵循 G2 真正的操作程序，而不是自己發明一套。

影片裡用 opencode 作為 agent。把 agent 說明和 skill 複製進工作區，然後啟動：

cd $G2_SYS
cp $G2_ROOT/aiagent/AGENTS.md .
mkdir .opencode
cp -r $G2_ROOT/aiagent/skills .opencode/
opencode

• 問它怎麼做，例如 “How do I run OpenROAD for gcd?”，它會解釋，但不會執行任何東西。
• 叫它去做，例如 “Create a new version v03 for gcd in nangate45”，新版本馬上出現在瀏覽器裡。
• 更大的任務，例如 “Run yosys on gcd v03 and check the netlist into DDM”，它會先擬定計畫，再一步步執行，用的指令和介面按鈕背後的一樣。結果就是一次普通的 G2 執行，有同樣的 QoR 卡片和同樣的 DDM 簽入，你可以檢查，也可以手動重做。
• 缺東西時它不會亂猜。叫它 “Run yosys on spm”（這個模組還沒有版本）時，它會停下來，問你要不要先建立 v01。

接下來

這就是 G2：每個流程都有網頁介面、設計資料有版本管理，還有一個熟悉操作程序的助手。

• 下載：GitHub 上的 G2 社群版。
• 影片：Bilibili 合集 與 YouTube 播放清單。
• 下一步，真實的設計：RISC-V 實戰：從 RTL 到簽核 用同樣的流程在 sky130 上完成一個 RISC-V 核心，RISC-V SoC 實戰：從模組到晶片 再把它做成一整顆晶片。
• 關於 G2 的問題：support@deepdataflow.com。授權與合作：sales@deepdataflow.com。