为何ICG容易出现setup violation？

Posted 2021-03-02 lelin

ICG(Intergrated Clock Gating)作为low power的设计手法之一，已经在实际中得到广泛应用。它们能够在某些时候将某些clock关断从而达到降低功耗的目的。然而从时序的角度，经常会发生ICG的setup难以收敛的情况。

为什么会出现这种情况呢？

下图展示了一种简单的带ICG的clock tree结构：

 

 

一般每个ICG会控制一个或多个DFF，通过某个DFF传递过来的控制信号控制ICG的开启或者关断。

然而，在CTS(clock tree synthesis)工具或者命令综合时钟树的时候，ICG不会被看作sink因此并不会作为balance对象，因此就会出现如下这种结果：

 

 

由上图可以看出，在分析setup时：

launck clk delay   = a + b

capture clk delay = a

因此，对于ICG的setup path，天然存在clock skew：b ，而skew的大小完全取决于ICG距离sink DFF有多远。

在出现setup violation的ICG path上，比较多见的就是因为ICG和sink DFF的clock之间存在较多逻辑或者物理上距离较远，从而导致skew较大而发生setup violation。

 

针对这种现象，在实际设计中，我们可能会考虑将出现setup violation的ICG尽量放在sin DFF附近以减小skew。与此同时，EDA工具也提供命令来收紧ICG的timing constraint来迫使工具来优化这些path，比如set_clock_gating_check命令。