數字IC設計中的分段時鐘樹綜合

背景

為什么需要分段去做時鐘樹呢？因為在某些情況下，按照傳統的方法讓每一個clock group單獨去balance，如果不做額外干預，時鐘樹天然是做不平的。

如上圖所示，存在三種寄存器序列A、B（包括B1和B2）和C，這三種寄存器序列代表三種不同時鐘樹情景的寄存器。A是比較普遍的情況，就是時鐘樹信號通過時鐘樹單元從clock port送到寄存器的時鐘pin；C是某個Macro（硬核IP或特定子模塊）內部的寄存器，正常情況下工具無法識別到該寄存器，也無法將寄存器C的時鐘和外部寄存器的時鐘做平；寄存器B1和B2的時鐘pin是圖中Macro通過clock feedthrough（也可以叫時鐘飛線）。

如果按默認設置去做時鐘樹綜合，那么A和B的時鐘將會做balance；但是C的時鐘肯定做不平，因為從Macro的clock in pin到寄存器C的時鐘pin之間的delay不可控且沒被工具識別和考慮到。

所以為了將A、B和C的時鐘樹做平，必須采取分段長時鐘樹的方法。采用兩步法，先做A和C的時鐘樹，A和C的時鐘樹做好后，就可以根據已經長好的時鐘樹上Macro的clock out pin之前的時鐘樹總延遲情況去對寄存器B的時鐘樹做針對性調整，最終就能將A、B和C的時鐘樹做平。    

做寄存器A和C的時鐘樹

案例中時鐘樹使用innovus實現。

先將Macro的clock out pin到寄存器B1和B2之間的時鐘樹net設置為don’t touch，讓做A和C的時鐘的時候不要動到B1和B2，使用的命令是set_dont_touch_network。具體命令是：

set_dont_touch_network　[get_pins B1/CK]

set_dont_touch_network　[get_pins B2/CK]

再將Macro的clock in pin設為時鐘stop pin，并將clock in pin到寄存器C的時鐘pin之間的延遲（假設該值為delay1）標定到Macro的clock in pin上，這樣工具就能將寄存器A和C的時鐘做平。使用的命令是set_ccopt_property。具體命令是：

set_ccopt_property sink_type stop -pin　macro/clk_in

set_ccopt_property insertion_delay -pin macro/clk_in $ delay1    

然后開始做寄存器A和寄存器C的時鐘樹。

做寄存器B的時鐘樹

首先給寄存器B1和B2創建單獨的skew group，因為這個時鐘不是全局時鐘樹都要去做，而是單獨去做寄存器B1和B2；也就是Macro的clock out pin到寄存器B1和B2的時鐘pin之間的這一部分，這部分的時鐘起點是Macro的clock out pin，所以就定義一個Macro的clock out pin為clock port的skew group，假設主時鐘域的skew group叫做main_clock,使用的命令是create_ccopt_clock_tree、create_ccopt_clock_tree_spec和create_ccopt_skew_group。具體命令是：

create_ccopt_clock_tree_spec

create_ccopt_clock_tree  -name from_macro_to_c -source macro/clk_out

create_ccopt_skew_group -name from_macro_to_c  -balance_skew_groups  main_clock  

再將main_clock的時鐘port到Macro的clock out pin之間的delay(假設為delay2)以clock source latency的形式標記到新創建的from_macro_to_c　skew group的時鐘起點(即Macro的clock out pin)上，具體命令如下：

set_ccopt_property source_latency $delay2 -clock_tree from_macro_to_c

再告訴工具長時鐘樹時將clock source latency考慮進去，具體命令如下：

set_ccopt_property  include_source_latency -skew_group from_macro_to_c

然后開始長寄存器B1和B2的時鐘樹。

結果

最終三種寄存器之間的時鐘樹都做平了。

END

作者：Jack Xu
文章來源：志芯

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