深度解析ug1292:降低布线延迟

当设计出现布线拥塞时，通常会导致布线延迟增大，从而影响时序收敛。布线拥塞程度可通过如下两种方式获取：

-布线阶段的log文件中会显示拥塞程度

-对于place_design或route_design生成的dcp文件，可通过如下命令获取

生成的拥塞报告如下图所示。要格外关注拥塞程度（Congestion Level）大于4的区域。

对于拥塞程度大于4的情形，可采用如下流程加以改善并降低布线延迟。在如下的案例中，可以看到布线延迟占到了总延迟的94%，据此，可断定布线延迟是导致时序违例的根本原因。从布线结果看，在拥塞区域出现了绕线。

图片来源：page 6, ug1292

图片来源：page 6, ug1292

降低拥塞程度可改善布线质量。Xilinx建议采用如下方法以改善布线拥塞。

（1）当整体资源利用率达到70%～80%时（对于多die芯片，这个数值是指每个SLR的资源利用率），需要砍掉一些模块以降低资源利用率。尤其要避免LUT/BRAM/DSP/URAM利用率同时出现大于80%的情形。如果BRAM/DSP/URAM这些Block利用率无法降低，那么要确保LUT利用率低于60%。

（2）执行place_design时，尝试将-directive设置为AltSpreadLogic*或SSI_Spread*或将Implementation的策略设置为Congestion_*，如下图所示。

（3）通过如下命令分析设计复杂度，找到设计中出现拥塞的模块（Rent值大于0.65或AverageFanout大于4）。之后，对这些模块实施模块化综合，其中的综合策略设置为ALTERNATE_ROUTABILITY。

生成设计复杂度报告：

对拥塞模块采用模块化综合技术：

（4）降低拥塞区域MUXF*和LUT-Combining的使用率，具体方法有时可通过report_qor_suggestions获得。但采用模块化综合技术是一个值得一试的方法。

（5）在布线区域内非关键的高扇出网线上引入BUFG，可通过如下命令实现。

（6）从之前低拥塞的布线或布局结果中继承DSP/BRAM/URAM的布局。这可通过如下脚本实现。

优化高扇出网线：

（1）在RTL层面，基于设计层次复制寄存器降低扇出，或者在opt_design阶段通过-hier_fanout_limit选项降低扇出。

（2）在phys_opt_design（布局之后）阶段通过-force_replication_on_nets对关键的高扇出网线通过复制寄存器降低扇出。