今天要介紹的時(shí)序分析基本概念是 skew, 我們稱為偏差。由于時(shí)鐘到每個(gè)寄存器的路徑延遲不一樣,造成信號(hào)到達(dá) clock pin 的時(shí)間也不一樣,我們把時(shí)鐘信號(hào)到達(dá)不同寄存器的時(shí)間偏差稱為skew。一直以來,Skew都是衡量時(shí)鐘樹性能的重要參數(shù),傳統(tǒng)CTS的目的就是為了減小skew。
Skew的類型分為很多種,根據(jù)clock和data path的方向,skew可以分為positive skew和 negative skew 。如下圖所示:
對(duì)于positive skew,clock和data path在相同方向上。反之對(duì)negative skew來說,clock和data path在相反方向上。那它們對(duì)我們的design有什么影響呢?我們來看一下setup和hold的計(jì)算公式:
我們可以得到以下結(jié)果,
對(duì)于positive skew來說,它可以減少T的時(shí)間,相當(dāng)于提升芯片的performace。但是它的hold時(shí)間會(huì)變得更加難以滿足
對(duì)于negative skew來說,它的hold時(shí)間更加容易滿足,取而代之的是,它會(huì)降低芯片的性能。
還有另外一種skew的分類方法,是我們更為常見的,根據(jù)時(shí)鐘域以及路徑關(guān)系, skew 可以分為** global skew** ,local skew , interclock skew 。
Global skew 是指,同一時(shí)鐘域,任意兩個(gè)路徑的最大 skew 。如下圖所示,注意是任意兩條路徑,不管是不是timing path,都會(huì)算作gloabl skew計(jì)算的對(duì)象。CTS時(shí),工具更關(guān)注的是global skew, 會(huì)盡可能地將global skew做小。
Local skew 是指,同一時(shí)鐘域,任意兩個(gè)有邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系的路徑最大 skew 。這邊需要注明,必須是存在邏輯關(guān)系的path才會(huì)計(jì)算local skew,也就是說必須要是timing path。如下圖所示,我們?cè)诜治鰐iming的時(shí)候,更多地是關(guān)注local skew。
interClock skew 是指,不同時(shí)鐘域之間路徑的最大 skew,如下圖所示:
另外還有一種比較特使的skew,就是現(xiàn)如今用得較多的useful skew,我們稱為 有用偏差 。一般來說,skew會(huì)惡化timing結(jié)果,但如果合理使用,那skew也可以起到修復(fù)timing的作用,從而提高設(shè)計(jì)的頻率。
如下圖:時(shí)鐘周期為 4ns ,各時(shí)鐘路徑延遲如下:可以看到有一條路徑的 slack 為 -1ns ,說明這條路徑違規(guī)。可以看到與這條路徑相關(guān)的 skew 是 t3-t2= -1ns 。
下面我們利用 useful skew 向前面一個(gè) slack 比較充裕的路徑(slack=2ns)借用1ns的 時(shí)間 ,這樣兩條path都meet了時(shí)序要求。如下圖:
這就是 useful skew 的作用,可以向前,或者向后借time來修正 violation。
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