ASIC后端设计中的时钟树综合

时钟树综合是当今集成电路设计中的重要环节,因此在FFT处理器芯片的版图设计过程中,为了达到良好的布局效果,采用时序驱动布局,同时限制了布局密度;为了使时钟偏移尽可能少,采用了时钟树自动综合和手动修改相结合的优化方法,并提出了关于时钟树约束文件的设置、buffer的选型及手动修改时钟树的策略,最终完成了FFT处理器芯片的时钟树综合并满足了设计要求。     

时钟树综合中的有效时钟偏移

为了解决用传统时钟树综合策略来设计芯片只能尽量减小时钟偏移,而不能满足时序收敛的问题,文中引入了有效时钟偏移的概念,并通过在TSMC0.13μm工艺下流片成功的芯片BES7000作为设计实例,分析了有效时钟偏移引入之后对改进时序建立时间的效果。     

基于CCopt引擎的SMIC 40nm低功耗工艺Cortex A9的时钟树实现

随着市场智能手机平台和平板电脑对芯片性能和上市时间要求的不断提升,后端工程师面临的设计压力会越来越大。传统的数字实现流程在满足当今SoC设计的功耗、频率与面积要求方面正在达到极限。那如何在很短的时间内迅速实现芯片功耗、频率与面积的提升变的尤为重要。本文基于SMIC 40nm低功耗工艺的ARM Cortex A9物理设计的实际情况,详细阐述了如何使用cadence最新的时钟同步优化技术,又称为CCopt技术来实现统一的时钟树综合和物理优化。根据实现的结果来看,CCopt引擎很好的实现了目标。实现8%的设计频率提升,并实现了时钟树功率与面积降低。Cadence最新的CCopt引擎对实现复杂芯片物理设计、缩短设计周期、提升芯片性能带来了很大的优势。     

多时钟源分割方法在时钟树综合中的应用

本文以sha256算法模块的数字后端物理设计为例,提出了将多时钟源分割技术应用在传统时钟树综合中的方法。应用该方法后,利用有效时钟偏移,仅通过少量时钟缓冲器的插入就解决了该模块设计中的建立时间违例问题,大大降低了后续时序收敛工作的复杂度,将时序修复耗时缩短为采用传统方法的20%。     

一种高效时钟树综合实现方法

针对ASIC芯片设计中时钟树综合效率和时序收敛的问题,提出了一种高效的时钟树综合方法,特别适用于现代先进深亚微米工艺中的高集成度、高复杂度的设计中。改进了传统时钟树综合方法,通过采用由下至上逐级分步综合的方法实现。该设计方法在SMIC 0.18μm eflash工艺下的一款电力线载波通信芯片中成功流片验证,结果表明分步综合能够在实现传统设计功能的前提下,在完成时序收敛时有效减少不必要的器件插入,从而减小芯片面积,降低整体功耗,有效改善绕线拥塞度。     

基于Astro的时钟树综合

时钟树综合是芯片后端设计至关重要的一环,时钟偏差成为限制系统时钟频率的主要因素。本文以一款TSMC0．25μm工艺的RISC微处理器芯片为例．介绍了使用Synopsys公司的P8LR工具Astro进行时钟树综合和优化的方法,并与Silicon Ensemble在综合后的时钟偏差上作了对比,结果显示使用前者比后者时钟偏差减小百分之十四以上。     

基于28nm数字芯片的分步式时钟树综合设计

针对常规时钟树综合得到的时钟偏移大^[1]、使用的时钟树单元多、功耗大等对芯片整体设计产生的不利因素,提出了一种分步式时钟树综合方法,即时钟树综合分两步走,第一步主要完成公共路径的时钟树综合,将时钟源转移到芯片中心处,第二步在新的时钟源即芯片中心处向四周做时钟树,由于时钟源位于芯片中心位置,这有利于平衡时钟源到叶节点的延迟。对两种时钟树综合方法进行比较,实验结果表明：分步式时钟树综合的时钟偏移比Innovus工具推荐的时钟树综合少了77ps,时钟树上使用的单元数量少了4458个,并且功耗降低了10mw左右。     

一种实现时序快速有效收敛的时钟树综合方案

针对低频下数字集成电路实现时序收敛需要插入大量缓冲器而导致芯片布线困难、运行时间较长等问题,提出了一种降低时钟树级数与增加保持时间余量相结合的时钟树综合方案。基于CSMC 0.35 μm CMOS工艺,采用提出的方案,使用IC Compiler和Prime Time工具,分别完成了应用于高精度隔离型Σ-Δ ADC芯片的低速数字滤波器的物理设计以及静态时序分析。结果表明,与传统方案相比,保持时间负松弛总值降低了95.62%,时序收敛所需缓冲器个数减少了约98.13%,运行时间缩短了97.25%,有效地降低了布线拥塞程度,快速有效地实现了时序收敛。     

基于Encounter的低功耗时钟树综合研究

以基于Cadence CCOPT引擎设计时钟树为例,介绍了以降低时钟树功耗为主要目的,使用门控技术,以及选择合适缓冲器、反相器构建时钟树的方法。通过完成物理设计动态仿真和功耗分析的数据表明,在保证时序收敛的前提下,使用门控技术和选用不同缓冲器、反向器对整个时钟树的功耗及性能影响进行分析。实验结构表明,对使用门控技术芯片的功耗在不同的操作条件下,整个时钟树上的功耗节省约50%;适合使用缓冲器和方向器构建时钟树。同时,在使用达到相同驱动的能力缓冲器和反相器情况下,使用缓冲器的时钟树较使用反相器的时钟树节省30%。     

ASIC后端设计中的时序偏差以及时钟树综合

同步设计中，由于时钟网络延时决定了芯片的最大工作速度，所以时钟树需要高精度进行布线。一种重要的时钟网络设计是缓冲器插入。在超大规模集成电路的设计中，为了最小化时钟延时和时钟偏差，缓冲器插入是一种有效的方法。在布局布线流程中，时钟树布线在“时钟树综合”时由工具自动完成。“时钟树综合”在apollo里是在布局完成后布线之前做的。     

ASIC后端设计中的时钟偏移以及时钟树综合

目前的ASIC设计中,时钟偏移成为限制系统时钟频率的主要因素,时钟树综合技术通过在时钟网络中插入缓冲器来减小时钟偏移.但是,有时这样做并不能达到系统要求的时钟偏移.以一款SMIC 0.18μm工艺的DVBT数字电视解调芯片为例,分析了时钟偏移的产生原因.介殚绍了使用Synopsys公司Astro工具进行时钟树综合的方法,重点分析了在时钟树综合之前如何设置约束手动优化电路从而改善设计的时序,最后的流片结果证明该方法是有效的.     

基于门控时钟技术的IC低功耗设计

随着数字集成电路(IC)设计的规模不断增加,降低功耗变得愈加重要。通过对门控时钟技术实现方法的分析,介绍了门控时钟技术降低功耗的有效性。通过应用实例,对逻辑设计门控和存储器门控的具体实现方法进行了详细分析,证明了门控时钟技术能够在不增加物理设计复杂度的前提下,有效降低功耗。同时门控时钟技术还可以改善时序和芯片面积,对现有设计流程不会造成任何影响。     

基于CIockExplorer的时钟树插入技术研究

随着SoC芯片设计复杂度的日益增加,芯片内部时钟设计也越来越复杂。基于华大九天SoC时钟设计工具ClockExplorer对SoC芯片内部模块进行了时钟树插入技术的系统研究,使用ClockExplorer工具进行时钟树综合,并进行门控时钟的插入和时钟拓扑结构的优化,从而验证国产EDA工具的功能。     

超深亚微米物理设计中天线效应的消除

分析了超深亚微米物理设计中天线效应的产生机理以及基于超深亚微米工艺阐述了计算天线比率的具体方法。同时,根据天线效应的产生机理并结合时钟树综合提出了消除天线效应的新方法。此方法通过设置合理的约束进行时钟树综合,使得天线效应对时钟延时和时钟偏斜的影响降到最低,从而对芯片时序的影响降到最低。最后结合一款芯片的物理设计,该设计采用台积电(TSMC)65 nm低功耗(LP)工艺,在布局布线中运用所述的方法进行时钟树综合并且使得时钟网络布线具有最大的优先权。此方法有效地消除了设计中存在的天线效应,并且使得天线效应对时钟树的影响降到最低以及对时序的影响降到最小。     

基于深亚微米下时钟树算法优化的研究

介绍了一种新的时钟树优化策略.通过减小时钟树子节点的负载,从而减少整时钟树线长,使时钟树性能得到了提高.     

双频双系统导航芯片的时钟树分析和设计

在复杂的超大规模高速集成电路设计中,时钟树的综合与优化是芯片后端设计优化时序过程中至关重要的一环,其中时钟树的设计是最关键的部分.以SMIC 0.13 μm工艺双频双系统兼容接收机数字基带导航芯片为例,根据时钟树时序要求和时钟树延迟模型,基于Synopsys的Astro工具,对芯片进行自动时钟树分析和指定时钟树结构分析,设计和优化了时钟树结构.结果表明,利用此方法得到的时钟树结构能取得更优的结果.     

UHF RFID电子标签芯片低功耗设计及时钟树优化

超高频射频识别标签(UHF RFID)的一个重要指标是工作距离,而提高工作距离的有效方法是降低标签工作功耗。针对一款基于EPC Class-1 Generation-2/ISO18000-6C协议的RFID芯片,提出一种数字后端设计中时钟树动态功耗的优化方法,该方法可以在已完成布局布线的版图上进一步降低动态功耗。在时钟频率1.28MHz、返回频率170 kHz条件下,功耗仿真结果由1.58μW降低到1.357μW。已在TSMC 0.18μm工艺下流片,室温情况下准备阶段样品测试结果数字功耗为0.752 5μW,与后仿真结果0.750 0μW接近,实测激活灵敏度为-18.5 dBm。     

向复杂时钟设计者致敬

我们可以快速回顾一下基本的时钟理论。时钟信号决定着电路的数字设计性能。当时钟信号在高态和低态之间变换时,应用中的逻辑将切换为上升沿、下降沿或两者皆有。由于溢出给定时钟域的事例极多,有必要插入缓冲树来恰当驱动逻辑。时钟树有延迟、歪曲率(skew)、最大功率及信号完整性要求,布线工程师都须予以应对。     

基于异或门自选通的低功耗时钟树综合方案

本文介绍一种降低时钟网络功耗的方法。该方法基于电路中寄存器本身的状态值,在采用异或门进行自选通后构建时钟树结构,从而减少时钟信号额外翻转,降低芯片功耗。将该方法应用于一款基于SMIC0.18μmEflash 2p4m工艺下的非接触式智能卡芯片的物理设计。仿真结果表明,与传统时钟树综合方法相比,芯片功耗降低了10.7%。     

时钟树分析器（CTA）：Encounter中一种新的时钟树分析工具

本文中介绍了Encounter的一种新的时钟树分析工具—CTA,它采用一些创新性的方法,提供友好的图形界面,从而使时钟树结构和时序的分析以及问题定位变得更加轻松高效。