淺談CTS之縮略概述

HFNS

HFNS即（Hign fanout net syntheis），在開(kāi)始cts之前需要做這個(gè)步驟（這一步包含在placement之中）。

為什么要做這一步， tool做tree也會(huì)盡可能讓timing 收斂；在route之前tool使用early global route的方式去評(píng)估繞線對(duì)timing的影響；fanout會(huì)影響繞線的RC以及輸入Cap，這對(duì)timing有較大影響，如果不提前做HFNS，可能導(dǎo)致cts看的timing不準(zhǔn)，后續(xù)修復(fù)難度大。

optimize directive

長(zhǎng)樹cell策略：使用BUF（包括普通BUF和CKBUF）還是INV（包括普通INV和CKINV）；還是INV和BUF混合使用。

Don’t use：禁用某些lib cell，例如驅(qū)動(dòng)過(guò)大過(guò)小的cell，或者某些容易引起IR drop（或者某些物理DRC）的cell。

Size only：一般繼承自前端，針對(duì)某些提前例化的cell。

CTS routing rule

時(shí)鐘樹從root到leaf可以分為三部分，可以分別設(shè)置不同的NDR rule。另外，同一個(gè)design中不同的clock也可使用不同的NDR rule。

NDR rule可以使時(shí)鐘樹對(duì)EM更不敏感、對(duì)cross talk更不敏感、可以減少insertion delay（net delay大幅減?。?/p>

Clock tree synthesis

CTS幾乎是PnR中最重要的一個(gè)step，這直接關(guān)乎整個(gè)design的timing質(zhì)量和power情況。因?yàn)闀r(shí)鐘樹是以一個(gè)較長(zhǎng)的cell鏈的形式存在，那么相對(duì)于reg2reg路徑本身不那么長(zhǎng)，而且比較容易被gating??；所以時(shí)鐘樹上的power消耗比較大，一般約占整個(gè)design power的30%-40%。一般可以通過(guò)cloc gating和clock結(jié)構(gòu)調(diào)整等方法優(yōu)化時(shí)鐘樹質(zhì)量。

CTS的輸入件

庫(kù)文件：tech file（或tech lef）、Netlist & Placement def（或者placement database）、SDC、libarary files（.lib & .lef ）、TLU+ file（或cap table 或qrc tech file）。

Clock spec file：insertion delay、target skew、clock transition、clock cell、NDR rule、CTS tree type、CTS exception（例如stop pin等）；等。

CTS目標(biāo)

CTS Latency &  Dealy

CTS主要關(guān)注的指標(biāo)

Skew：分為global skew和local skew，體現(xiàn)時(shí)鐘是否做平。

Power：時(shí)鐘樹power決定了design的能效情況。

Noise：時(shí)鐘樹對(duì)noise敏感，因?yàn)闀r(shí)鐘樹如果電平不穩(wěn)，可能導(dǎo)致大量reg的狀態(tài)不確定。

Delay：滿足spec和timing情況下，clock不宜太長(zhǎng)。

Clock uncertain

包括clock skew和clock jitter。

Clock tree Exception

Non-Stop pin、Exclude pin、Float pin、Stop pin、Don’t touch sub-tree 、Don’t buffer net、don’t size net。

CTS策略

CTS輸出件

Timing 報(bào)告、Congestion 報(bào)告、skew report、Insertion delay report、latecny report、CTS def file等。

CTS核心命令

以Innovus為例。

create_clock_tree_spec：根據(jù)user設(shè)置的各種configuration settings生成design的clock network。

ccopt_design：在前述步驟的基礎(chǔ)上進(jìn)行時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

為什么有時(shí)要帶多corner做tree

因?yàn)椴煌琧orner的delay計(jì)算是不一樣的，在某個(gè)corner下做平的tree換成另一個(gè)corner可能就不平了；如果critical corner不止一個(gè)，那么顯然用單corner做tree是有風(fēng)險(xiǎn)的。

部分參考文獻(xiàn)

https://ivlsi.com/clock-tree-synthesis-cts-vlsi-physical-design/

https://chipedge.com/what-is-clock-tree-synthesis/