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。     

时钟延时及偏差最小化的缓冲器插入新算法

本文提出了以最小时钟延时和时钟偏差为目标的缓冲器插入新算法.基于Elmore延时模型,我们得到相邻缓冲器间的延时是缓冲器在时钟树中位置的凸函数.当缓冲器布局使所有缓冲器间延时函数具有相同导数值时,时钟延时达到最小;当所有源到各接收端点路径的延时函数值相等时,时钟偏差达到最小.对一棵给定的时钟树,我们在所有从源点到各接收端点路径上插入相同层数的缓冲器,通过优化缓冲器的位置实现时钟延时最小;通过调整缓冲器尺寸和增加缓冲器层数,实现时钟偏差最小.     

高速多级时钟网布线

提出了一种新的加载缓冲器的时钟布线算法.该算法根据时钟汇点的分布情况,在时钟布线之前对缓冲器进行预先布局,并将时钟树的拓扑生成及实体嵌入和层次式的缓冲器布局方法有机结合起来,使布线情况充分反映缓冲器对时钟网结构的影响.实验证明,与将缓冲器插入和布局作为后处理步骤相比,缓冲器预先插入和布局在很大程度上避免了布线的盲目性,并能更加有效地实现各时钟子树的延迟和负载的平衡.     

高速多级时钟网布线

提出了一种新的加载缓冲器的时钟布线算法 .该算法根据时钟汇点的分布情况 ,在时钟布线之前对缓冲器进行预先布局 ,并将时钟树的拓扑生成及实体嵌入和层次式的缓冲器布局方法有机结合起来 ,使布线情况充分反映缓冲器对时钟网结构的影响 .实验证明 ,与将缓冲器插入和布局作为后处理步骤相比 ,缓冲器预先插入和布局在很大程度上避免了布线的盲目性 ,并能更加有效地实现各时钟子树的延迟和负载的平衡 .     

合理偏差驱动的时钟线网构造及优化

提出了一种新的时钟布线算法,它综合了top-down和bottom-up两种时钟树拓扑产生方法,以最小时钟延时和总线长为目标,并把合理偏差应用到时钟树的构造中.电路测试结果证明,与零偏差算法比较,该算法有效地减小了时钟树的总体线长,并且优化了时钟树的性能.     

用分量匹配法实现对高速时钟电路的动态优化

本文讨论如何设计工作在GHz频率下的VLSI芯片时钟电路.时钟树采用平衡平面布局消除时钟偏差;利用插入缓冲器对电路性能进行动态优化.最后用一个电路模拟软件对电路进行评估.和以往的工作相比较,本文实现了在频域内对时钟电路的优化,显著地提高了仿真速度.     

合理偏差驱动的时钟线网构造及优化

提出了一种新的时钟布线算法 ,它综合了 top- down和 bottom- up两种时钟树拓扑产生方法 ,以最小时钟延时和总线长为目标 ,并把合理偏差应用到时钟树的构造中 .电路测试结果证明 ,与零偏差算法比较 ,该算法有效地减小了时钟树的总体线长 ,并且优化了时钟树的性能     

带缓冲器的3D-IC时钟布线

为了在基于TSV的3D-IC中实现成本效率高的时钟树布线,介绍一个3D时钟树综合算法.对于一个给定抽象时钟树的拓扑结构,给出了一个3D时钟树嵌入算法来最小化TSV个数。如果没有给定抽象树拓扑结构,提出了一个NN-3D算法来生成抽象树.最后,插入缓冲器来进一步降低时钟树的延时以及最大负载电容.这几个步骤连接起来就形成一个完整的时钟树综合算法.通过Matlab建模验证,这个算法在布线总长度、延时、功耗以及TSV个数等各方面综合考量下获得了很好的效果,进一步降低了3D-IC的成本以及功耗散热问题.     

ASIC物理设计中的时钟树综合优化研究

以一款基于HJTC 0.18μm工艺的YAK SOC芯片为例,根据其时钟结构,提出一种能有效减小时钟偏移的方法,该方法通过在门级将时钟根节点分解成若干伪时钟源实现.基于该方法,采用布局布线工具,对YAK SOC芯片进行时钟树综合,得到了较好的效果.给出了一种采用缓冲器和反相器相结合构建时钟树以降低时钟树功耗的方法.通过...     

一种非零偏差时钟网布线算法

特定的非零偏差时钟网比零偏差时钟网更具优势,它有助于提高时钟频率、降低偏差的敏感度.文章提出了一种新的非零偏差时钟树布线算法,它结合时钟节点延时和时钟汇点位置,得到一个最大节点延时次序合并策略,使时钟树连线长度变小.实验结果显示,这种算法与典型的最邻近选择合并策略相比较,可以减少20%～30%的总连线长度.     

一种有效的VLSI平面时钟布线算法

本文提出了一种有效的VLSI平面时钟布线算法，通过自顶向下的对时钟汇点交替的进行水平和垂直划分，然后自底向上的沿着切割线方向对两棵子树进行合并来构造一棵平面时钟树，在构造时钟树的同时完成线网的连接。最后采用启发式的障碍避免算法使线网绕开障碍物。     

Planar clock routing for high performance chip and packageco-design

A new concept of chip and package co-design for the clock network is presented in this paper. We propose a two level clock distribution scheme which partitions the clock network into two levels. First, the clock terminals are partitioned into a set of clusters. For each cluster, a local on-chip clock tree is used to distribute the clock signal from a locally inserted buffer to terminals inside this cluster. The clock signal is then distributed from the main clock driver to each of local buffers by means of a global clock tree, which is a planar tree with equal path lengths. With the flip chip area I/O attachment, the planar global clock tree can be put on a dedicated package layer. The interconnect on the package layer has two to four order smaller resistance than that on the chip layer. The main contribution of this paper is a novel algorithm to construct a planar clock tree with equal path lengths-the length of the path from the clock source to each destination is exactly the same. In addition, the path length from the source to destinations is minimized     

带偏差约束的时钟线网的拓扑构造和优化

提出了一种新的拓扑构造和优化方法,综合考虑了几种拓扑构造方法的优点,总体考虑偏差约束,局部进行线长优化.实验结果表明,它可以有效控制节点之间的偏差,同时保证减小时钟布线树的整体线长.     

Discharge-path-based antenna effect detection and fixing for X-architecture clock tree

Antenna effect is a phenomenon in the plasma-based nanometer process and directly influences the manufacturing yield of VLSI circuits. Because antenna-critical metal wires have sufficient charges to damage the thin gate oxides of the clock input ports connected by a clock tree, the standard cells or IPs cannot be driven by the clock source synchronously. For a given X-architecture clock tree that connects n clock sinks, we consider the antenna effect in the clock tree and propose a discharge-path-based antenna effect detection method. To fix the antenna violations, we use the jumper insertion technique recommended by foundries. Furthermore, we integrate the layer assignment technique to reduce the inserted jumper and via counts. Differing from the existing works, the delay of vias is considered in delay calculation, and a wire sizing technique is applied for clock skew compensation after fixing the antenna violations. Experimental results on benchmarks show that our algorithm runs in O(n²) to averagely insert 48.21% less jumpers and reduce 20.35% in vias compared with other previous algorithms. Moreover, the SPICE simulation further verifies the correctness of the resulting clock tree.     

On general zero-skew clock net construction

We propose a simulated annealing based zero-skew clock net construction algorithm that works in any routing spaces, from Manhattan to Euclidean, with the added flexibility of optimizing either the wire length or the propagation delay. We first devise an O(log n) tree grafting perturbation function to construct a zero-skew clock tree under the Elmore delay model. This tree grafting scheme is able to explore the entire solution space asymptotically. A Gauss-Seidel iteration procedure is then applied to optimize the Steiner point positions. Experimental results have shown that our algorithm can achieve substantial delay reduction and encouraging wire length minimization compared to previous works     

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%。