標準單元（standard cell）

想像一下用樂高積木搭東西。每一塊積木都被壓成同樣的高度，卡在同一套網格上，所以你從來不用操心兩塊積木能不能對齊——你只管把它們一排排地拼起來，結構就立住了。標準單元就是晶片設計裡的那塊積木：一小塊預先設計好、預先驗證過的邏輯——一個反相器、一個二輸入反及閘、一個正反器——由函式庫團隊（晶圓廠或 IP 供應商）畫上一次，然後在一整顆晶片上被複用上百萬次。一個函式庫裡的每個單元都共享同樣固定的高度，電源軌和接地軌沿著它的上下邊緣延伸，於是工具可以把它們一個挨一個地拼成整齊的列，而不用對每一個單獨手工繞線。

所謂「標準」，其實是單元和自動化工具之間的一份契約。因為每個單元都有已知的功能、已知的佔位尺寸和已知的電性特性，邏輯合成就能挑選單元去實現你的 RTL，而擺放與繞線能把它們塞進列裡、連成線網——整個過程不用任何人畫哪怕一個電晶體。這套特性是透過電路模擬特徵化出來的：對每個單元，函式庫團隊會算出它的延遲（作為輸入轉態和輸出負載的函數）、它的輸入電容，以及它在一系列製程、電壓、溫度角下的功耗，並把這些數字打包進一個函式庫檔案裡。靜態時序分析隨後讀取這些數字，判斷你的設計是否滿足它的時序約束。

一個函式庫裡通常裝著數百個單元：同一個邏輯功能會有好幾種驅動強度（一個省電但弱小的反相器，和一個孔武有力、能迅速把又長又重負載的線網充上電的反相器），外加為低漏電與高速度分別調校過的變體（不同的閾值電壓口味）。合成的藝術，就在於為每個位置挑對單元——在有餘裕可揮霍的地方用小而慢的，在關鍵路徑上用大而快的。單元本身是用 CMOS 電晶體搭起來的，但作為設計者，你大多時候只需把每一個都當成一塊封好的、值得信賴的積木。