采用Magma Talus的時(shí)鐘樹(shù)實(shí)施

第I章：引言

　　好的時(shí)鐘樹(shù)對整個(gè)芯片的建立和保持時(shí)序收斂、功耗及魯棒性均較為有益。由于我們芯片是層次化、高速、數百萬(wàn)門(mén)極電路的設計，因此對時(shí)鐘樹(shù)有許多特殊要求。在本文中，我們介紹了一種‘如何使用Talus CTS引擎來(lái)設計可滿(mǎn)足特定要求的時(shí)鐘樹(shù)’的方法。第II章描述了高速VLSI芯片的設計和時(shí)鐘樹(shù)要求。第III章說(shuō)明了時(shí)鐘樹(shù)創(chuàng )建的詳細實(shí)施過(guò)程。第IV章介紹了來(lái)自我們親身CTS體驗的最佳實(shí)踐。第V章總結了我們對Talus CTS的使用。

第II章：設計與時(shí)鐘樹(shù)要求

　　我們的芯片以500+ MHz的高頻率工作，包含有超過(guò)千萬(wàn)個(gè)門(mén)極電路。芯片的設計采用的是深亞微米工藝技術(shù)。芯片包含了如PLL等模擬設備以及數百萬(wàn)個(gè)SRAM和軟宏（soft macro）；有數十個(gè)時(shí)鐘域。對于一個(gè)有著(zhù)如此規模的芯片，下述幾個(gè)是必須要達到的關(guān)鍵目標： 1. 建立時(shí)序收斂；2.充足的保持時(shí)序容限（margin）以實(shí)現良率；3. 快慢兩個(gè)角點(diǎn)中時(shí)鐘樹(shù)的平衡；4.最小化時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò )延遲以減少抖動(dòng)，實(shí)現芯片可靠性；5.最小化時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò )功耗以降低整個(gè)芯片的功耗；6. 最小化時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò )上串擾耦合，達成時(shí)序收斂和良率。

第III章：實(shí)施

　　本章說(shuō)明了采用Talus創(chuàng )建時(shí)鐘樹(shù)的幾個(gè)主要步驟。除了使用Talus內置命令以外，我們也可采用半定制腳本來(lái)增強某些功能。通過(guò)Talus與半定制腳本的結合使用，我們可在時(shí)鐘樹(shù)設計上獲得非常好的結果（QOR）。

1. 克隆時(shí)鐘門(mén)控(ICG)

　　ICG克隆是時(shí)鐘樹(shù)創(chuàng )建成功的關(guān)鍵，它對時(shí)序、時(shí)鐘樹(shù)結構和功耗均有巨大影響。ICG單元可影響到時(shí)鐘路徑和數據路徑。如何克隆和設置它們至為重要。如果ICG單元是設置在時(shí)鐘樹(shù)的頂層，那么它可降低時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò )功耗；原因在于當ICG被禁用時(shí)，ICG后的子樹(shù)也將被完全關(guān)閉。不過(guò)，ICG單元設置在時(shí)鐘樹(shù)的較高層會(huì )使得ICG的enable引腳上的建立時(shí)序更難以達成。因此它算是時(shí)序與功耗間的一種折衷方案。好的ICG克隆應能夠最小化時(shí)鐘樹(shù)功耗，同時(shí)還不會(huì )引入無(wú)法解決的時(shí)序問(wèn)題。Talus提供了兩種ICG單元克隆方式：一種是“run route clock”期間的內置引擎；另一種是獨立ICG克隆。從我們的經(jīng)驗來(lái)說(shuō)，獨立ICG克隆可提供更好時(shí)序和樹(shù)結構，同時(shí)它對芯片功耗問(wèn)題也很有幫助，設計師在如何克隆ICG單元的方式上也擁有更多的控制和配置能力。

　　在我們的設計中，我們通過(guò)使用腳本來(lái)預設ICG的enable引腳上的建立時(shí)序容限和時(shí)鐘引腳上的轉換率以及門(mén)控單元最大扇出數。容限是為了彌補時(shí)鐘樹(shù)創(chuàng )建后ICG單元和常規觸發(fā)器間的偏移，能夠降低ICG單元CTS后時(shí)序變壞的可能。結合使用這些約束，Talus在ICG克隆上可起到很好作用。Talus極具智能，可有選擇地克隆在E引腳上建立時(shí)序棘手的ICG單元，同時(shí)讓ICG單元保有未被克隆時(shí)的良好時(shí)序余量（slack）。那些未被克隆ICG單元能夠設置于時(shí)鐘樹(shù)較高層，這對降低動(dòng)態(tài)功耗來(lái)說(shuō)較為有益。

　　圖-1顯示了Talus “run gate clone”后的結果。我們能夠看出Talus基于觸發(fā)器的位置自動(dòng)將其扇出的觸發(fā)器分成幾組。由于它同時(shí)將RC考慮在內，因此ICG克隆后，引腳轉換率仍是不錯。有時(shí)，我們會(huì )發(fā)現觸發(fā)器分組方式并非最佳，導致克隆ICG單元的布局也并不是最好的，那么我們可以應用一些定制腳本對這些觸發(fā)器進(jìn)行重新分組并優(yōu)化布局。

圖-1