useful skew的作用及使用方法

Dc综合是基于路径，每个路径上都有Cell和net，所以基于路径的综合就是计算路径上的delay和rc（dc是使用互连线模型进行估算）。

在了解delay和rc的计算时，我们要先了解一下一个cell对于drive（前级）和driven（后级）所用到的模型是什么。如下图，一个buffer，从前级看过来是一个load（capacitance，想获得这个load，可以通过load_of buffer/a获得）,从后级看来是一个drive（resistance）。电路的的驱动能力是上一级的1/R,即电阻的倒数，驱动能力大，说明看过去的电阻小，也说明这个器件比较大（大器件有较大的驱动能力）。电路的负载能力是下一级的load（即电容）总和，负载能力大，说明能驱动下级的期间就很多。

大器件是大电容，小电阻，而小器件是小电容，大电阻。理解这些，对于dc综合以及后端apr版图都有很好的操作。

对于cell的延迟，dc是根据input_transition和out_load对应的查找表来计算的。

对于net的延迟，dc是根据wire_load_model中的fanout_length和resistance，capacitance,area的查找表计算的。

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);

}

比如现在扇出是2，

根据fanout_length（2，0.046）可以知道这个互连线的长度是0.046，然后再根据capacitance，resistence可以得出这个互连线的电容为：0.046x1.0,互连线电阻为：0.046x0.02。

如果扇出是5，在查找表中没有找到fanout_length为5的项，互连线长度将会是=fanout_length(4,0.095)+(5-4)*slop=0.095+1*1.0=1.095

得出了rc就可以计算出信号的transition时间=2.2RC。

实际的互联线如下：

扇出线上的转换时间根据在版图之后提取的rc参数信息求得：

2.2RC=（Rnet+Rout）×（Cnet+Cin）

无论如何，要记住的就是dc是基于路径分析的（怎么划分路径请参考另一篇：），每个路径上有cell延迟和net延迟，而cell延迟是根据input_transition和out_lod得出的，net延迟是根据fanout_length，resistance，capacitanc得出的。驱动和电阻成反比，负载和电容成正比。

由上面可以知道fanout影响到load（capacitance），transition，delay。了解了上面，我们来理解下dc中对design建模，所用到的一些跟fanout有关的参数。

Dc中的约束，其实就是给chip设计一个环境，比如驱动这个chip输入端口的cell，或者这个chip输出端口驱动了那些单元或者端口接入了哪些负载，以及这个芯片的工艺，电压，温度，等等。。。

对于一个cell来说，输出端口具有max_fanout属性，输入端口有fanout_load属性。

例如将一个AND2作为design的驱动cell(set_driving_cell)，这样就把AND2的max_fanout属性加在了输入端口上。如果一个AND2的输出端口max_fanout是5，输入端口fanout_load是2。一个buffer输入端口的fanout_load是3。那么这个AND2的输出端可以接2个AND2，或者可以接一个buffer，或者可以接一个buffer和一个AND2。如上图所示，则会引起DC产生DRC错误。因为输入端口的fanout_load=2XAND2+buffer=7，超过了AND2的max_fanout2.如果使用了系统提供的set_max_fanout 5 [all_inputs],将会忽略set_driving_cell中cell的max_fanout属性，而使用set_max_fanout属性

如果将一个AND2作为design的负载，那么这个输出端口上的fanout_load属性将会为2.dc中一般的做法是set_fanout_load [expr [get_attribute slow/and2/a fanout_load] *xxx] [all_outputs]，来设置输出端口的fanout_load属性。

这样dc就可以根据这些设置，选择优化端口处的器件，以及时序。

说道fanout，所以顺带说明一下容易混淆的max_fanout,max_capacitance。如上图所示，

输入端口的fanout_load=2个与门的fanout_load和一个buffer的fanout_load。

输入端口的load（capacitance）=2个与门的load_of和一个buffer的load_of。（如果通过set_load设置了输入端口，另外还要加上set_load的值）。

Max_fanout检查的是输入端口的fanout_load最大值，

Max_capacitance检查的是输入端口load值。

两者概念不同。

下面讲下fanout与delay，看如下一个例子：

到buffer的net延迟是2，buffer延迟是1，fanout为1时net延迟为3，每增加一个扇出，net延迟增加2.如果一个信号经过这个扇出网络后，那么延迟为：2+1+（3+（8-1）×2）=20；

如果把扇出结构优化成如下形式：

那么信号经过这个网络后，延迟为：2+1+2+1+（3+（4-1）×2）=15.

那么延迟减少了5。

 

接下来讲一下skew，既然知道了fanout对于delay的影响，下面看一个例子：

由于时钟到每个触发器的互连线长短不一样，造成信号到达clock pin的时间也不一样，触发器也不会同时翻转。Skew的定义就是最长路径减去最短路径的值。

根据时钟域以及路径关系，skew可以分为global skew，local skew，interclock skew。

Global skew是指，同一时钟域，任意路径的最大skew。

Local skew是指，同一时钟域，任意2个有逻辑关联关系的路径最大skew。

interClock skew是指，不同时钟域之间路径的最大skew

另外还有一个useful skew。本来打算在setup time和hold time中讲解。这里先大概说下

如下图：时钟周期为10ns，各时钟路径延迟如下：可以看到有一条路径的slack为-1，说明这条路径违规。可以看到与这条路径相关的skew是T3-T2=-1ns。

下面我们利用useful skew向前面一个slack比较充裕的路径（slack=2ns）借点time，来修正现在这条路径。如下图：

经过useful skew，修正了原来的violation。

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