clock时钟

Posted 2020-11-03 Luluuu

①时钟的偏移（skew）：时钟分支信号在到达寄存器的时钟端口过程中，都存在有线网等延时，由于延时，到达寄存器时钟端口的时钟信号存在有相位差，也就是不能保证每一个沿都对齐，这种差异称为时钟偏移（clock skew），也叫时钟偏斜。时钟的偏移如下图所示：

 

此外，时钟skew与时钟频率并没有直接关系，skew与时钟线的长度及被时钟线驱动的时序单元的负载电容、个数有关。

②时钟抖动（jitter）：相对于理想时钟沿实际时钟存在不随时间积累的、时而超前、时而滞后的偏移称为时钟抖动,简称抖动，如下图所示：

 

时钟的抖动可以分为随机抖动（Random Jitter，简称Rj）和固有抖动（Deterministic jitter）：

随机抖动的来源为热噪声、Shot Noise和Flick Noise，与电子器件和半导体器件的电子和空穴特性有关，比如ECL工艺的PLL比TTL和CMOS工艺的PLL有更小的随机抖动；

固定抖动的来源为：开关电源噪声、串扰、电磁干扰等等，与电路的设计有关，可以通过优化设计来改善，比如选择合适的电源滤波方案、合理的PCB布局和布线。

也就是说：jitter与时钟频率无直接关系。

 

时钟的偏移和时钟的抖动都影响着时钟网络分枝的延迟差异(相位差异)，在Design  Compiler里面，我们用时钟的不确定性（uncertainty）来表示这两种情况的影响。

 

③时钟的转换时间（transition） ：时钟的上升沿跳变到下降沿或者时钟下降沿跳变到上升沿的时间，这个时间并不是如左下图所示那样完全没有跳变时钟的，而是像右下图那样，时钟沿的跳变时间就是时钟的转换时间（后面约束的时候会有相关的解释）。

理想：

 

带转换时间的时钟：

 

时钟的转换时间与与单元的延时时间（也就是器件特性）还有电容负载有关。

 

④时钟的延时（latency） ：时钟从时钟源（比如说晶振）出发到达触发器时钟端口的延时，称为时钟的延时，包含时钟源延迟（source latency）和时钟网络的延迟（network latency），如下图所示：

 

 

时钟源延迟(clock source latency)，也称为插入延迟(insertion delay)，是时钟信号从其实际时钟原点到设计中时钟定义点（时钟的输入引脚）的传输时间，上图是3ns。

时钟网络的延迟( clock network latency)是时钟信号从其定义的点(端口或引脚)到寄存器时钟引脚的传输，经过缓冲器和连线产生的延迟(latency)，上图是1ns。

 

 

Clock gating and PLL

一个gating的clock是指：clock network除了包含inverter和buffer外，还有其他logic。

PrimeTime会自动的对gating input进行setup和hold violation的检查，来防止clock不被interrupt和clipped

(在该情况下，combinational gates，一个signal是clock并且通过该gate进行propagation，另一个signal是不是clock)

 

命令set_clock_gating_check可以设置指定cell/pin的clock gating check

set_clock_gating_check -setup 0.2 -hold 0.4 [get-clocks CLK1]

 

setup check保证：control data signal在clock active之前进行enable。

hold check保证：control data signal保持stable直到clock inactive

 

check准则不变，在clock gating的cell不一致时，检查的部分也会不一样。

在AND逻辑下，保证clock的高电平完整

在OR-INV逻辑下，保证clock的低电平完整

 

 

PT中对于PLL的timing check

PLL通过调整feedback和reference clock的phase，来减小launch/capture clock的clock skew

PrimeTime通过在library中指定reference clock pin, output pin, feedback pin来进行PLL cell的analysis。

通过命令create_generated_clock来定义PLL-generated clock

分别用-pll_reference/-pll_output/-pll_feedback来指定三个pin

 

 

可以通过-pll_shift来调整early/late latency of the generated clock

PLL的SDC定义中，还必须进行CRPR的calculatio