useful skew的作用及使用方法

Dc綜合是基于路徑，每個路徑上都有Cell和net，所以基于路徑的綜合就是計算路徑上的delay和rc（dc是使用互連線模型進行估算）。

在了解delay和rc的計算時，我們要先了解一下一個cell對于drive（前級）和driven（后級）所用到的模型是什么。如下圖，一個buffer，從前級看過來是一個load（capacitance，想獲得這個load，可以通過load_of buffer/a獲得）,從后級看來是一個drive（resistance）。電路的的驅動能力是上一級的1/R,即電阻的倒數(shù)，驅動能力大，說明看過去的電阻小，也說明這個器件比較大（大器件有較大的驅動能力）。電路的負載能力是下一級的load（即電容）總和，負載能力大，說明能驅動下級的期間就很多。

大器件是大電容，小電阻，而小器件是小電容，大電阻。理解這些，對于dc綜合以及后端apr版圖都有很好的操作。

對于cell的延遲，dc是根據(jù)input_transition和out_load對應的查找表來計算的。

對于net的延遲，dc是根據(jù)wire_load_model中的fanout_length和resistance，capacitance,area的查找表計算的。

例如：

Wire_load(small){

Resistance: 0.2;

Capacitance: 1.0;

Area:0;

Slop:1.0;

Fanout_length(1,0.022);

Fanout_length(2,0.046);

Fanout_length(3,0.070);

Fanout_length(4,0.095);

}

比如現(xiàn)在扇出是2，

根據(jù)fanout_length（2，0.046）可以知道這個互連線的長度是0.046，然后再根據(jù)capacitance，resistence可以得出這個互連線的電容為：0.046x1.0,互連線電阻為：0.046x0.02。

如果扇出是5，在查找表中沒有找到fanout_length為5的項，互連線長度將會是=fanout_length(4,0.095)+(5-4)*slop=0.095+1*1.0=1.095

得出了rc就可以計算出信號的transition時間=2.2RC。

實際的互聯(lián)線如下：

扇出線上的轉換時間根據(jù)在版圖之后提取的rc參數(shù)信息求得：

2.2RC=（Rnet+Rout）×（Cnet+Cin）

無論如何，要記住的就是dc是基于路徑分析的（怎么劃分路徑請參考另一篇：），每個路徑上有cell延遲和net延遲，而cell延遲是根據(jù)input_transition和out_lod得出的，net延遲是根據(jù)fanout_length，resistance，capacitanc得出的。驅動和電阻成反比，負載和電容成正比。

由上面可以知道fanout影響到load（capacitance），transition，delay。了解了上面，我們來理解下dc中對design建模，所用到的一些跟fanout有關的參數(shù)。

Dc中的約束，其實就是給chip設計一個環(huán)境，比如驅動這個chip輸入端口的cell，或者這個chip輸出端口驅動了那些單元或者端口接入了哪些負載，以及這個芯片的工藝，電壓，溫度，等等。。。

對于一個cell來說，輸出端口具有max_fanout屬性，輸入端口有fanout_load屬性。

例如將一個AND2作為design的驅動cell(set_driving_cell)，這樣就把AND2的max_fanout屬性加在了輸入端口上。如果一個AND2的輸出端口max_fanout是5，輸入端口fanout_load是2。一個buffer輸入端口的fanout_load是3。那么這個AND2的輸出端可以接2個AND2，或者可以接一個buffer，或者可以接一個buffer和一個AND2。如上圖所示，則會引起DC產(chǎn)生DRC錯誤。因為輸入端口的fanout_load=2XAND2+buffer=7，超過了AND2的max_fanout2.如果使用了系統(tǒng)提供的set_max_fanout 5 [all_inputs],將會忽略set_driving_cell中cell的max_fanout屬性，而使用set_max_fanout屬性

如果將一個AND2作為design的負載，那么這個輸出端口上的fanout_load屬性將會為2.dc中一般的做法是set_fanout_load [expr [get_attribute slow/and2/a fanout_load] *xxx] [all_outputs]，來設置輸出端口的fanout_load屬性。

這樣dc就可以根據(jù)這些設置，選擇優(yōu)化端口處的器件，以及時序。

說道fanout，所以順帶說明一下容易混淆的max_fanout,max_capacitance。如上圖所示，

輸入端口的fanout_load=2個與門的fanout_load和一個buffer的fanout_load。

輸入端口的load（capacitance）=2個與門的load_of和一個buffer的load_of。（如果通過set_load設置了輸入端口，另外還要加上set_load的值）。

Max_fanout檢查的是輸入端口的fanout_load最大值，

Max_capacitance檢查的是輸入端口load值。

兩者概念不同。

下面講下fanout與delay，看如下一個例子：

到buffer的net延遲是2，buffer延遲是1，fanout為1時net延遲為3，每增加一個扇出，net延遲增加2.如果一個信號經(jīng)過這個扇出網(wǎng)絡后，那么延遲為：2+1+（3+（8-1）×2）=20；

如果把扇出結構優(yōu)化成如下形式：

那么信號經(jīng)過這個網(wǎng)絡后，延遲為：2+1+2+1+（3+（4-1）×2）=15.

那么延遲減少了5。

接下來講一下skew，既然知道了fanout對于delay的影響，下面看一個例子：

由于時鐘到每個觸發(fā)器的互連線長短不一樣，造成信號到達clock pin的時間也不一樣，觸發(fā)器也不會同時翻轉。Skew的定義就是最長路徑減去最短路徑的值。

根據(jù)時鐘域以及路徑關系，skew可以分為global skew，local skew，interclock skew。

Global skew是指，同一時鐘域，任意路徑的最大skew。

Local skew是指，同一時鐘域，任意2個有邏輯關聯(lián)關系的路徑最大skew。

interClock skew是指，不同時鐘域之間路徑的最大skew

另外還有一個useful skew。本來打算在setup time和hold time中講解。這里先大概說下

如下圖：時鐘周期為10ns，各時鐘路徑延遲如下：可以看到有一條路徑的slack為-1，說明這條路徑違規(guī)。可以看到與這條路徑相關的skew是T3-T2=-1ns。

下面我們利用useful skew向前面一個slack比較充裕的路徑（slack=2ns）借點time，來修正現(xiàn)在這條路徑。如下圖：

經(jīng)過useful skew，修正了原來的violation。

這就是useful skew的作用，可以向前，或者向后接time來修正violation