一種SoC芯片在Magma Talus下的物理實現

第四章 時鐘樹設計

時鐘樹設計的內容包括時鐘樹約束的設置、MMMC、OCV（On Chip Variation）及 CPPR （Clock Path Pessimism Removal，或稱 Clock Reconvergence Pessimism Removal）的考慮等。

本芯片時鐘樹設計的難點在于基于latch的時鐘門控單元、時鐘分頻電路以及動態(tài)選擇電路帶來的時鐘樹平衡問題而導致的時鐘樹約束的復雜性。

4.1 分離時鐘門控單元的時鐘樹約束

由于PMC模塊中存在大量的由latch和and標準單元構成的非集成的時鐘門控單元， latch的D端具有endpoint屬性，如果不做特殊處理，在時鐘樹生成時會與其它具有endpoint屬性的觸發(fā)器、鎖存器一起進行平衡。這不是我們想要的結果，我們想要的平衡是把latch和and一起構成的時鐘門控單元看成一個組合門電路，僅需要其后的觸發(fā)器和其它沒有受時鐘門控控制的觸發(fā)器一起進行平衡，而將latch排除在外。如圖6所示：

圖6 分離門控時鐘電路的skew group

為了達到上述目的，我們將分離分控時鐘的latch和and置于一個skew group之內，并將and門的時鐘輸入端設置為skew anchor。以下面的SoC芯片中的一個分離門控時鐘電路為例，約束如下：

force plan clock $m -pin ".../PmcHCLKGate_Inst/i_latch/GN
.../PmcHCLKGate_Inst/i_and/A" -skew_group 49
force plan clock $m -pin .../PmcHCLKGate_Inst/i_and/A -skew_anchor

4.2 分頻電路時鐘樹約束

SoC芯片的PMC模塊中分頻時鐘之間，以及分頻時鐘和源時鐘之間，存在非例外的時鐘路徑，因此，我們將分頻電路時鐘域和未分頻電路時鐘域內的觸發(fā)器置于一個skew group之內。分頻電路本身由于是孤立的邏輯，與其它功能邏輯電路的觸發(fā)器之間在邏輯上不存在有效數據路徑，因此可以單獨做成一個skew group。但由于它處于分頻時鐘域路徑上，為使置于同一skew group之內的分頻時鐘域和源時鐘域內的觸發(fā)器之間的skew在規(guī)定的范圍內，必須控制分頻電路的時鐘路徑，如圖7所示：

圖7 分頻電路的skew group

我們以某三分頻電路為例，下面的命令是對其時鐘樹創(chuàng)建時的相關約束：

force plan clock $m -pin "…/PmcFHClkDiv3/QQ_reg[0]/CK
…/PmcFHClkDiv3/QQ_reg[1]/CK" -skew_group 54
force plan clock $m -pin "…/PmcFHClkDiv3/QQ_reg[1]/CK" -skew_anchor

force plan clock $m -pin "…/PmcFHClkDiv3/DQ_reg/CKN
…/PmcFHClkDiv3/OR2CLK_Inst/A" -skew_group 55
force plan clock $m -pin …/PmcFHClkDiv3/OR2CLK_Inst/A -skew_anchor

4.3 動態(tài)時鐘選擇電路的時鐘樹約束

另外，PMC模塊中使用動態(tài)時鐘選擇電路用來消除異步時鐘間及同步時鐘間動態(tài)切換過程中的毛刺，其中動態(tài)異步時鐘選擇電路結構如圖8所示：

圖8 動態(tài)異步時鐘選擇電路結構圖

同樣，我們針對該電路也做了如下約束：

force plan clock $m -pin "…/PmcSysClkSel_Inst/AND_Inst1/B
…/PmcSysClkSel_Inst/Q1_reg/CK
…/PmcSysClkSel_Inst/Q3_reg/CK" -skew_group 1
force plan clock $m -pin "…/PmcSysClkSel_Inst/AND_Inst2/B
…/PmcSysClkSel_Inst/Q2_reg/CK
…/PmcSysClkSel_Inst/Q4_reg/CK" -skew_group 2