淺談CTS之縮略概述

HFNS

HFNS即（Hign fanout net syntheis），在開始cts之前需要做這個步驟（這一步包含在placement之中）。

為什么要做這一步， tool做tree也會盡可能讓timing 收斂；在route之前tool使用early global route的方式去評估繞線對timing的影響；fanout會影響繞線的RC以及輸入Cap，這對timing有較大影響，如果不提前做HFNS，可能導致cts看的timing不準，后續(xù)修復難度大。

optimize directive

長樹cell策略：使用BUF（包括普通BUF和CKBUF）還是INV（包括普通INV和CKINV）；還是INV和BUF混合使用。

Don’t use：禁用某些lib cell，例如驅(qū)動過大過小的cell，或者某些容易引起IR drop（或者某些物理DRC）的cell。

Size only：一般繼承自前端，針對某些提前例化的cell。

CTS routing rule

時鐘樹從root到leaf可以分為三部分，可以分別設置不同的NDR rule。另外，同一個design中不同的clock也可使用不同的NDR rule。

NDR rule可以使時鐘樹對EM更不敏感、對cross talk更不敏感、可以減少insertion delay（net delay大幅減小）。

Clock tree synthesis

CTS幾乎是PnR中最重要的一個step，這直接關乎整個design的timing質(zhì)量和power情況。因為時鐘樹是以一個較長的cell鏈的形式存在，那么相對于reg2reg路徑本身不那么長，而且比較容易被gating住；所以時鐘樹上的power消耗比較大，一般約占整個design power的30%-40%。一般可以通過cloc gating和clock結構調(diào)整等方法優(yōu)化時鐘樹質(zhì)量。

CTS的輸入件

庫文件：tech file（或tech lef）、Netlist & Placement def（或者placement database）、SDC、libarary files（.lib & .lef ）、TLU+ file（或cap table 或qrc tech file）。

Clock spec file：insertion delay、target skew、clock transition、clock cell、NDR rule、CTS tree type、CTS exception（例如stop pin等）；等。

CTS目標

CTS Latency &  Dealy

CTS主要關注的指標

Skew：分為global skew和local skew，體現(xiàn)時鐘是否做平。

Power：時鐘樹power決定了design的能效情況。

Noise：時鐘樹對noise敏感，因為時鐘樹如果電平不穩(wěn)，可能導致大量reg的狀態(tài)不確定。

Delay：滿足spec和timing情況下，clock不宜太長。

Clock uncertain

包括clock skew和clock jitter。

Clock tree Exception

Non-Stop pin、Exclude pin、Float pin、Stop pin、Don’t touch sub-tree 、Don’t buffer net、don’t size net。

CTS策略

CTS輸出件

Timing 報告、Congestion 報告、skew report、Insertion delay report、latecny report、CTS def file等。

CTS核心命令

以Innovus為例。

create_clock_tree_spec：根據(jù)user設置的各種configuration settings生成design的clock network。

ccopt_design：在前述步驟的基礎上進行時鐘網(wǎng)絡優(yōu)化。

為什么有時要帶多corner做tree

因為不同corner的delay計算是不一樣的，在某個corner下做平的tree換成另一個corner可能就不平了；如果critical corner不止一個，那么顯然用單corner做tree是有風險的。

部分參考文獻

https://ivlsi.com/clock-tree-synthesis-cts-vlsi-physical-design/

https://chipedge.com/what-is-clock-tree-synthesis/