多时钟源分割方法在时钟树综合中的应用.pdf

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1、多时钟源分割方法在时钟树综合中的应用崔茜，于忠臣(北京工业大学，北京市嵌入式系统重点实验室，北京，100124)摘要：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％。关键词：集成电路；时钟树综合；多源时钟树；时序收敛TheMethodofMultisourceUsinginClockTreeSynthesisCUIQian，JohnYu(BeijingU

2、niversityofTechnology，BeijingEmbeddedSystemKeyLab，Beijing100124，China)Abstract：Thepaperusestheexampleofthephysicaldesignofsha256algorithmtoillustratemultisourcemethodologyusingintheconventionalclocktreesynthesis．Themethodologyhasgreatlysavedthetimecostintimingclosurebyusingusefulskewandfewercl

3、ockbufers’insertion．Inthiscase，thetimecosthasbeenreduced20％comparingtotheconventionalclocktreesynthesis．Keywords：IntegratedCircuit(IC)；clocktreesynthesis(CTS)；muhisourceclocktree；timingclosure1引言从而带来芯片面积减小、功耗减少、绕线拥塞得到有效缓解等一系列的好处n]，还能大大降低后续时序收随着半导体制造工艺的不断发展前进，集成电敛工作的复杂度，缩短设计周期。本文以sha_256算路的设计规模

4、越来越大，芯片的工作频率越来越高，法模块的物理设计为例，提出了将多时钟源分割应用在传统时钟树综合中的方法，成功解决了该算法时钟树也变得越来越重要。一个好的时钟树，在完成模块物理设计时出现的建立时间违例问题。时序收敛时，不仅能有效减少不必要的器件的插入，●‘^，^⋯^^·^：⋯⋯一I⋯H巾国集成电路l■—■一ChinaIntegratedCircuit一-’过分散在芯片内部的时钟缓冲器所组成的网前时钟2传统时钟树综合树，到达时钟网格，再传递到事先分割出的多个子时钟的根缓冲器的输入端，最后以这些根缓冲器的输在进行数字后端物理设计时，通常会对时钟信出分别作为时钟源来进行时钟树综合嘲。时钟

5、网格与时钟树的结合使用使多源时钟树有号进行时钟树综合。从时钟源开始，对时钟信号插入时钟缓冲器或反相器，以二叉树的形式分散扇出比传统时钟树有更小的时钟偏差，比时钟网格占用并调整时钟信号的延迟，使时钟信号得到合理驱动更少的绕线资源、消耗更低的功耗、对有时钟门控的同时按照设计要求的的时间到达芯片寄存器的时(Integratedclock—gating，ICG)的复杂时钟结构有更钟端I~Ini，以此来改善高扇出现象和时钟偏移过大问强的容忍性。题。相较于传统时钟树综合，多源时钟树综合流程传统流程的时钟树综合对自动布局布线工具的增加了多时钟源分割、网前时钟树的建立及时钟网依赖性较强，一般只需要

6、人工设定时钟源与目标时格的建立几步，本文用到的就是其中的多时钟源分割。针对传统时钟树综合时无法根据需要来设定驱钟偏差、插入延时、时钟缓冲器级数等参数，由工具动指定寄存器的时钟缓冲器的问题，在进行时钟树进行时钟缓冲器插入及时钟偏移的平衡。工具自动进行时钟缓冲器插入时，同一时钟的综合之前，用多时钟源分割的方法进行处理，如图2每个分支所驱动的DFF是按版图中DFF的位置就所示。首先，把从属于相同模块或有相同时序修复需要的寄存器划分到同一组，并以这种分配原则将所近分配的，无法根据时序收敛需要来设定由驱动同一支路的时钟缓冲器来驱动某部分DFF，而近年来有寄存器分组，尽量保证有数据交互的寄存器

7、由相同子时钟源驱动，方便进行后续的时序修复；然后，提出的多源时钟树综合流程中的多时钟源分割方法根据寄存器组数在版图中加入由时钟源clk直接驱可以用来帮助解决这个问题。动的时钟缓冲器作为子时钟源，每个子时钟源驱动3多源时钟树综合一组寄存器；最后，对每个子时钟分别做时钟树，就能实现“按需分配”每个子时钟源所驱动的寄存器，解决上述问题。根据时钟网络分布的形状，时钟网络可分为树形和网格型两种，即时钟树与时钟网格。而多源时钟树是传统时钟树与网格型时钟结合的一种新型时钟树。如图1