《电子技术应用》
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亿门级层次化物理设计时钟树的研究
电子技术应用
王淑芬,李应利,高凯菲
中国电子科技集团公司第五十八研究所
摘要: 传统的展平式物理设计已不能满足VLSI的设计需求,层次化物理设计已成为VLSI设计的主流方法。在VLSI层次化物理设计过程中,顶层寄存器和子模块内寄存器的时钟树偏差对整个芯片时序收敛有很大的影响。针对亿门级层次化顶层物理设计时钟树无法读取到子模块中的时钟树延时,导致最终顶层寄存器和子模块内寄存器时钟偏差过大的问题,提出了在顶层时钟树综合阶段设置子模块实际时钟延迟的方法,有效地减小顶层寄存器和子模块内寄存器的时钟偏差,为后续的时序优化提供了有效保障。
中图分类号:TN402 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256504
中文引用格式: 王淑芬,李应利,高凯菲. 亿门级层次化物理设计时钟树的研究[J]. 电子技术应用,2025,51(9):35-38.
英文引用格式: Wang Shufen,Li Yingli,Gao Kaifei. Research on billion-gate hierarchical physical design clock tree[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(9):35-38.
Research on billion-gate hierarchical physical design clock tree
Wang Shufen,Li Yingli,Gao Kaifei
(No.58 Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation
Abstract: The traditional spreading physical design can no longer meet the needs of VLSI physical design, and hierarchical physical design has become the mainstream method of VLSI design. In the process of VLSI hierarchical physical design, the clock tree has a great impact on the overall chip timing convergence. Regarding the issue where the billion-gate hierarchical physical design clock tree cannot read the clock tree delay in the submodule, causing significant actual clock deviation, a solution has been proposed to set the actual clock delay of the submodules during the top-level clock tree ccopt phase. This approach effectively reduces clock deviations, thereby providing a solid foundation for subsequent timing optimizations.
Key words : billion-gate;VLSI;hierarchical physical design;clock tree;timing closure

引言

随着集成电路制造工艺的快速发展,集成电路的主流工艺已从微米级转向纳米级,集成度越来越高,设计规模可达到上亿门级,对芯片物理设计要求更加苛刻。超大规模集成电路(Very-Large-Scale Integration circuit, VLSI)的复杂度极高,其物理设计必须借助电子设计自动化(EDA)工具完成[1]。传统的展平式物理设计方法是将所有单元看作一个层次进行物理设计,所有的逻辑单元展示在顶层,而对于亿门级VLSI物理设计,EDA工具和服务器的负载能力已不能满足展平式物理设计的需求[2]。通常使用层次化物理设计方法将整个VLSI芯片分为若干个子模块,每个子模块单独完成物理设计和时序收敛后,将子模块作为单独的模块(IP)再与顶层进行组合,最终完成亿门级VLSI的物理设计。

在VLSI层次化设计中,时序收敛是VLSI物理设计中一个关键的问题[3]。时钟偏差对VLSI时序起重要作用,时钟偏差是指从时钟源点出发的时钟信号到达各个叶节点时间的最大差值[4]。在层次化物理设计进行顶层时钟树综合时,由于工具无法读取到子模块内的时钟树延时,导致顶层中的寄存器和子模块内的寄存器的时钟偏差过大,时钟树综合后时序较差,后续难以实现时序收敛。

在物理设计时钟树综合时,必须处理好时钟偏移的问题,处理不好可直接导致建立时间或者保持时间违例[5]。为了解决层次化设计时钟偏差导致的时序违例问题,本文基于28 nm亿门级VLSI层次化顶层物理设计,使用脚本在子模块中抓取与顶层设计有时序关系的时钟树长度,在顶层时钟树综合阶段输入子模块的内部时钟树延时,使顶层可以读取到子模块的内部时序延时,时钟树综合后减小真实的时钟偏差,为后续时序优化收敛提供帮助。


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作者信息:

王淑芬,李应利,高凯菲

(中国电子科技集团公司第五十八研究所,江苏 无锡 214072)


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