時(shí)序分析之useful skew的作用分析

今天要介紹的時(shí)序分析基本概念是skew，我們稱為偏差。由于時(shí)鐘到每個(gè)寄存器的路徑延遲不一樣，造成信號(hào)到達(dá)clock pin的時(shí)間也不一樣，我們把時(shí)鐘信號(hào)到達(dá)不同寄存器的時(shí)間偏差稱為skew。一直以來(lái)，Skew都是衡量時(shí)鐘樹性能的重要參數(shù)，傳統(tǒng)CTS的目的就是為了減小skew。

Skew的類型分為很多種，根據(jù)clock和data path的方向，skew可以分為positive skew和negative skew。如下圖所示：

對(duì)于positive skew，clock和data path在相同方向上。反之對(duì)negative skew來(lái)說(shuō)，clock和data path在相反方向上。那它們對(duì)我們的design有什么影響呢？我們來(lái)看一下setup和hold的計(jì)算公式：

我們可以得到以下結(jié)果，

對(duì)于positive skew來(lái)說(shuō)，它可以減少T的時(shí)間，相當(dāng)于提升芯片的performace。但是它的hold時(shí)間會(huì)變得更加難以滿足

對(duì)于negative skew來(lái)說(shuō)，它的hold時(shí)間更加容易滿足，取而代之的是，它會(huì)降低芯片的性能。

還有另外一種skew的分類方法，是我們更為常見的，根據(jù)時(shí)鐘域以及路徑關(guān)系，skew可以分為global skew，local skew，interclock skew。

Global skew是指，同一時(shí)鐘域，任意兩個(gè)路徑的最大skew 。如下圖所示，注意是任意兩條路徑，不管是不是timing path，都會(huì)算作gloabl skew計(jì)算的對(duì)象。CTS時(shí)，工具更關(guān)注的是global skew, 會(huì)盡可能地將global skew做小。

Local skew是指，同一時(shí)鐘域，任意兩個(gè)有邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系的路徑最大skew 。這邊需要注明，必須是存在邏輯關(guān)系的path才會(huì)計(jì)算local skew，也就是說(shuō)必須要是timing path。如下圖所示，我們?cè)诜治鰐iming的時(shí)候，更多地是關(guān)注local skew。

interClock skew是指，不同時(shí)鐘域之間路徑的最大skew，如下圖所示：

另外還有一種比較特使的skew，就是現(xiàn)如今用得較多的useful skew，我們稱為有用偏差。一般來(lái)說(shuō)，skew會(huì)惡化timing結(jié)果，但如果合理使用，那skew也可以起到修復(fù)timing的作用，從而提高設(shè)計(jì)的頻率。

如下圖：時(shí)鐘周期為4ns，各時(shí)鐘路徑延遲如下：可以看到有一條路徑的slack為-1ns，說(shuō)明這條路徑違規(guī)?？梢钥吹脚c這條路徑相關(guān)的skew是t3-t2= -1ns。

下面我們利用useful skew向前面一個(gè)slack比較充裕的路徑（slack=2ns）借用1ns的時(shí)間，這樣兩條path都meet了時(shí)序要求。如下圖：

這就是useful skew的作用，可以向前，或者向后借time來(lái)修正violation。