目錄
1. 邏輯門單元
2. 門單元的時序計算參數(shù)
??????? 2.1 信號轉(zhuǎn)換延時(transition delay)
???????? 2.2 邏輯門延時(logic gate delay)
3.? 時序單元相關(guān)約束
??????? 3.1 建立時間(setup time)
??????? 3.2 保持時間(hold time)
??????? 3.3 恢復(fù)時間
??????? 3.4 移除時間
???????? 3.5 最小脈沖寬度
4. 時序路徑
5. 時鐘特性
??????? 5.1 時鐘周期(ckock period)
??????? 5.2 時鐘占空比(clock duty cycle)
??????? 5.3 時鐘轉(zhuǎn)換時間(clock transition time)
??????? 5.4 時鐘延遲(clock delay)
??????? 5.5 時鐘偏斜(clock skew)
6. 時序弧
??????? 6.1 組合時序弧
??????? 6.2 邊沿時序弧
??????? 6.3 復(fù)位清零時序弧
??????? 6.4 三態(tài)使能時序弧
??????? 6.5 建立時序弧
??????? 6.6 保持時序弧
??????? 6.7 恢復(fù)時序弧
????????6.8 移除時序弧
??????? 6.9 脈寬時序弧
7. PVT環(huán)境
???????? 7.1 TYP（Typical）
???????? 7.2 BCF(Best-Case Fast)
??????? 7.3 WCS(Worst-Case Slow)
??????? 7.4 ML(maximal leakage)
??????? 7.5 TL(typical leakage)
8. 時序計算單位
1. 邏輯門單元
??????? 邏輯門單元分為組合邏輯門單元和時序邏輯門單元兩種。
????????反相器邏輯門單元的輸出結(jié)果有兩個狀態(tài)：高電平與低電平，分別對應(yīng)數(shù)字邏輯的0和1。
??????? 時序分析中邏輯門延時和信號線延時組成的階段延時（stage delay）是時序分析中計算延時的主要組成部分。
??????? 邏輯門延時：邏輯單元自身邏輯求值的時間
????????信號線延時：邏輯信號從邏輯門單元的輸出端口開始在互聯(lián)線上傳播到下一級邏輯輸入端口的延時。
2. 門單元的時序計算參數(shù)
??????? 2.1 信號轉(zhuǎn)換延時(transition delay)
??????? 定義：輸出/輸入端口的信號電平在高/低之間轉(zhuǎn)換所需要的時間
???????? 當(dāng)信號電壓值大于邏輯1閾值電壓Vth2時，視為高電平有效；當(dāng)信號電壓值大于邏輯0閾值電壓Vth1時，視為低電平有效。
??????? 靜態(tài)時序分析中，時序信息文件中通過以下4個設(shè)置定義信號轉(zhuǎn)換延時的計算參數(shù)屬性：
?????????pct_fall為從高到低轉(zhuǎn)換時，閾值計算電壓與標(biāo)準(zhǔn)供電電壓的百分比參數(shù)；pct_rise為從低到高轉(zhuǎn)換時，閾值計算電壓與標(biāo)準(zhǔn)供電電壓的百分比參數(shù)。閾值計算電壓即為判定高/低轉(zhuǎn)換的電壓界限。
???????? 2.2 邏輯門延時(logic gate delay)
??????? 定義：輸入信號改變到對應(yīng)的正確輸入信號的時間間隔即為邏輯門延時。
??????? 上述定義邏輯門從低電平輸入到低電平輸出的延時為：從輸入信號低于標(biāo)準(zhǔn)供電電壓的60%開始到輸出信號變化到低于標(biāo)準(zhǔn)供電電壓50%時的時間間隔。
3.? 時序單元相關(guān)約束
??????? 時序單元的時序約束是為了保證時序單元能夠?qū)崿F(xiàn)正確的邏輯功能所規(guī)定的輸入或者輸出信號數(shù)據(jù)需要保持穩(wěn)定的最小時間間隔值。時序單元相關(guān)約束信息包括：建立時間、保持時間、恢復(fù)時間、移除時間以及最小脈沖寬度。
??????? 3.1 建立時間(setup time)
??????? 時序單元正常工作時，輸入信號數(shù)據(jù)應(yīng)該在時鐘信號有效前到達(dá)并保持的最小時間。
??????? 3.2 保持時間(hold time)
???????? 對于時序單元，數(shù)據(jù)信號在時鐘沿有效后必須保持的最小時間長度。
??????? 3.3 恢復(fù)時間
??????? 為了保證單元正確的邏輯功能，要求低電平復(fù)位信號或者高電平清零信號在時鐘有效沿之前保持有效的最小時間長度。
??????? 3.4 移除時間
??????? ?? 低電平復(fù)位信號或者高電平清零信號在時鐘有效沿之后保持有效的最小時間長度。
???????? 3.5 最小脈沖寬度
??????????最小脈沖寬度是指脈沖波形的開始到結(jié)束之間的最小時間間隔。
?
???????? 時序單元的時序分析必須滿足輸入信號脈寬大于最小脈沖寬度的要求，否則無法保證時序單元正常邏輯功能的實(shí)現(xiàn)。
4. 時序路徑
??????? 設(shè)計中數(shù)據(jù)信號傳播過程中所經(jīng)過的邏輯路徑。每條時序路徑都有對應(yīng)的始發(fā)點(diǎn)與終止點(diǎn)。
??????? 始發(fā)點(diǎn)：組合邏輯單元的數(shù)據(jù)輸入端口和時序邏輯單元的時鐘輸入端口
??????? 終止點(diǎn)：組合邏輯單元的數(shù)據(jù)輸出端口和時序邏輯單元的數(shù)據(jù)輸入端口
??????? 2x2 四種時序路徑：①.觸發(fā)器到觸發(fā)器(register to register) ②.觸發(fā)器到輸出端(register to output) ③.輸入端到觸發(fā)器(input to register) ④.輸入端到輸出端(inout to output)
其中，觸發(fā)器到輸出端與輸入端到觸發(fā)器這兩個時序路徑也稱為外部時序路徑。這是因?yàn)榻M合邏輯單元的輸出/輸入端口可以以外部設(shè)計的輸入/輸出端口相連。
5. 時鐘特性
??????? 在同步電路設(shè)計中，各功能邏輯單元之間的數(shù)據(jù)傳輸都由一個同步信號控制，這個信號就是時鐘信號。
??????? 時鐘的時序特性：時鐘周期(clock period)、時鐘占空比(clock duty cycle)、時鐘轉(zhuǎn)換時間(clock transition time)、時鐘延遲(clock latency)、時鐘偏斜(clock skew)、時鐘抖動(clock jitter)。
??????? 5.1 時鐘周期(ckock period)
??????? 定義為時鐘頻率的倒數(shù)，又稱為振蕩周期。
??????? 5.2 時鐘占空比(clock duty cycle)
??????? 時鐘高電平信號在一個周期內(nèi)所占的時間比率，大部分時鐘占空比為50%，即高/低電平各占0.5個周期。
??????? 5.3 時鐘轉(zhuǎn)換時間(clock transition time)
??????? 定義為時鐘信號的電壓從標(biāo)準(zhǔn)供電電源電壓的10%變化到標(biāo)準(zhǔn)供電電源電壓的90%的時間間隔。時鐘轉(zhuǎn)換時間越短，不同切換形式（上升轉(zhuǎn)換和下降轉(zhuǎn)換）下越對稱，時鐘信號越好。
??????? 理想狀態(tài)下不存在轉(zhuǎn)換時間，但由于供電電壓、工藝變化、扇出負(fù)載大小和互連負(fù)載大小等因素，存在轉(zhuǎn)換時間。
??????? 5.4 時鐘延遲(clock delay)
??????? 時鐘信號從時鐘源輸出端口到達(dá)時序單元時鐘輸入端口所需要的傳播時間。
??????? OCV（片上工藝偏差）和PVT（process、voltage、temperature）等因素會不同幅度影響時鐘輸入的延時不確定性，總而導(dǎo)致整個設(shè)計時序的不確定。
??????? 5.5 時鐘偏斜(clock skew)
??????? 非理想狀態(tài)下，時鐘信號到達(dá)同一時序路徑下的相鄰兩個時序單元時鐘輸入端口的時間并不相同，導(dǎo)致相同時鐘信號下的時鐘偏斜。
??????? 實(shí)際中，時鐘偏斜必定存在。靜態(tài)時序分析主要分為布局布線前和布局布線后兩個階段，后者有具體的布局物理信息，能更加準(zhǔn)確的估計互連線延遲，以及時鐘樹網(wǎng)絡(luò)的延遲。
??????? 5.6 時鐘抖動(clock jitter)
??????? 最理想的工作狀態(tài)下，時鐘輸入信號在下一個時鐘的有效電平或者信號邊緣到來之前切換，并在其正確的邏輯電平上保持穩(wěn)定。但實(shí)際中，不同實(shí)現(xiàn)單元的速度在不同時刻可能有著大小不一 的差別，時鐘信號可能并不能準(zhǔn)確的在理想的信號邊緣到來前的瞬間保持在正確的信號值上其保持穩(wěn)定，所需的時間比理想情況有一定的偏移，這種偏移是在同一個時序單元的時鐘輸入端口上的時鐘偏移，主要表現(xiàn)為時鐘抖動。
??????? 時間抖動永遠(yuǎn)存在，其帶來的影響在靜態(tài)時序分析中可以通過設(shè)置時序裕度值來解決。
6. 時序弧
??????? 時序?。簝蓚€節(jié)點(diǎn)延時信息的數(shù)據(jù)。一般分為連線延時和單元延時。連線延時是單元輸出端口和扇出網(wǎng)絡(luò)負(fù)載之間的延時信息；單元延時是單元輸入端口到輸出端口的延時信息。
??????? 連線延時無功能屬性，故在分類上沒有區(qū)別。單元延時中的時序分為基本時序弧和約束時序弧。
??????? 6.1 組合時序弧
??????? 時序弧類型信息：timing_type : combinational;
??????? 用于表示組合邏輯單元的延時信息，通過時序弧類型信息combinational聲明。其為默認(rèn)的時序類型，沒有特別聲明的時序弧都被認(rèn)為是組合時序弧。
??????? 分為基于三種不同邏輯狀態(tài)下的延時?。和驎r序弧、反向時序弧、不定態(tài)時序弧。
??????? 同向時序?。狠斎攵诵盘栕兓较蚺c輸出端信號變化方向一致的時序弧。
??????? 反向時序?。狠斎攵诵盘栕兓较蚺c輸出端信號變化方向相反的時序弧。
??????? 不定態(tài)時序?。狠斎攵诵盘栕兓较蚺c輸出端信號變化方向無固定確定關(guān)系的時序弧。
???????? 三種時序弧需要在時序信息文件中通過定義相關(guān)PIN和邏輯狀態(tài)信息進(jìn)行聲明：
related_pin:"A";
timing_sense:positive_unate #同向時序弧
timing_sense:negative_unate #反向時序弧
timing_sense:non_unate #不定態(tài)時序弧
??????? 6.2 邊沿時序弧
??????? 表示時序單元從時鐘信號有效沿到輸出信號有效的延時信息。
??????? 邊沿時序弧根據(jù)時鐘信號有效沿不同，分為上升沿有效和下降沿有效兩種，通過時序弧類型信息falling_edge和rising_edge進(jìn)行聲明。
timing_sense:falling_edge #下降沿有效
timing_sense:rising_edge #上升沿有效
??????? 6.3 復(fù)位清零時序弧
??????? 表示具有復(fù)位清零端口的時序單元從復(fù)位清零信號有效沿到輸出信號有效沿的延時信息。分為上升沿有效和下降沿有效兩種，通過時序弧類型信息preset和clear進(jìn)行聲明。
timing_sense:preset #下降沿有效（復(fù)位）
timing_sense:clear #上升沿有效（清零）
??????? 6.4 三態(tài)使能時序弧
??????? 表示三態(tài)邏輯單元從使能信號有效到輸出的延時信息。根據(jù)使能信號位有效與無效的不同，通過狀態(tài)信息three_state_enable和three_state_disable進(jìn)行聲明。
timing_sense:three_state_enable #使能端有效
timing_sense:three_state_disable #使能端無效??????? 6.5 建立時序弧
??????? 時鐘沿有效前數(shù)據(jù)輸入信號保持有效的時間信息。根據(jù)時鐘信號有效沿不同，分為上升沿有效和下降沿有效兩種，通過時序弧類型信息setup_falling和setup_rising進(jìn)行聲明。
timing_sense:setup_falling #下降沿有效
timing_sense:setup_rising #上升沿有效
??????? 6.6 保持時序弧
????????時鐘沿有效后數(shù)據(jù)輸入信號維持有效的時間信息。根據(jù)時鐘信號有效沿不同，分為上升沿有效和下降沿有效兩種，通過時序弧類型信息hold_falling和hold_rising進(jìn)行聲明。
timing_sense:hold_falling #下降沿有效
timing_sense:hold_rising #上升沿有效??????? 6.7 恢復(fù)時序弧
??????? 在時鐘沿有效前使能信號保持有效的時間信息。根據(jù)時鐘信號有效沿不同，分為上升沿有效和下降沿有效兩種，通過時序弧類型信息recovery_rising和recovery_falling進(jìn)行聲明。
timing_sense:recovery_falling #下降沿有效
timing_sense:recovery_rising #上升沿有效???????
????????6.8 移除時序弧
????????在時鐘沿有效后使能信號保持有效的時間信息。根據(jù)時鐘信號有效沿不同，分為上升沿有效和下降沿有效兩種，通過時序弧類型信息removal_rising和removal_falling進(jìn)行聲明。
timing_sense:removal_falling #下降沿有效
timing_sense:removal_rising #上升沿有效?
??????? 6.9 脈寬時序弧
??????? 時鐘信號同一狀態(tài)下維持有效的最小總時間信息。根據(jù)信號有效狀態(tài)的不同，分為高電平有效和低電平有效兩種，通過時序弧類型信息min_pulse_width進(jìn)行聲明。
timing_sense:min_pulse_width?
?
7. PVT環(huán)境
??????? 在靜態(tài)時序模擬時，為了更接近芯片實(shí)際工作的情況，需要對工藝、工作電壓、工作溫度等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，參數(shù)組合簡稱PVT。分為typical、best、worst三種工藝情況。
??????? 不同工藝情況，單元延時不同，best最快，worst最慢，typical居中。時序分析需要不同，PVT組合條件不同，有三種常規(guī)的STA分析條件。
???????? 7.1 TYP（Typical）
??????? 典型的工藝(typical process)/典型的工藝溫度(nominal temperature 25℃)/典型的有效電源電壓(nominal voltage 工藝定義的標(biāo)準(zhǔn)供電電壓)
???????? 7.2 BCF(Best-Case Fast)
??????? 最快的工藝(fast process)/最低的工藝溫度(lowest temperature -40℃)/最高的有效電源電壓(highest voltage 有效電源電壓的1.1倍)。在先進(jìn)工藝下（比如28nm工藝），單元延時大小在溫度參數(shù)上產(chǎn)生反轉(zhuǎn)，此時BCF工藝條件為最高的工藝溫度(highest temperature)。
??????? 7.3 WCS(Worst-Case Slow)
??????? 最慢的工藝(slow process)/最高的工藝溫度(highest temperature 125℃)/最低的有效電源電壓(lowest voltage 有效電源電壓的0.9倍)。與BCF相同，在先進(jìn)工藝下（比如28nm工藝），單元延時大小在溫度參數(shù)上產(chǎn)生反轉(zhuǎn)，此時WCS工藝條件為最低的工藝溫度(lowest temperature)。 ???????
???????? 若還需同時考慮功耗的分析，則加入如下兩種工藝情況。
??????? 7.4 ML(maximal leakage)
??????? 最快的工藝(fast process)/最高的工藝溫度(highest temperature 125℃)/最高的有效電源電壓(highest voltage 有效電源電壓的1.1倍)。工藝條件相當(dāng)于先進(jìn)工藝下的BCF。
??????? 7.5 TL(typical leakage)
??????? 典型的工藝(typical process)/最高的工藝溫度(highest temperature 125℃)/典型的有效電源電壓(nominal voltage 工藝定義的標(biāo)準(zhǔn)供電電壓)
?
???????? 上述工藝的時序信息文件中，參數(shù)nom_process為工藝縮放因子，視流片情況而定，其值越小則時序分析延時結(jié)果越小，反之延時結(jié)果越大；參數(shù)tree_type用于定義互連線延時計算模型，其分為三類：best_case_tree、worst_case_tree、balanced_tree。
????????互連線延時計算模型best_case_tree只考慮驅(qū)動電阻負(fù)載、互連線負(fù)載總電容值和對應(yīng)驅(qū)動負(fù)載電容值;互連線延時計算模型worst_case_tree相比best_case_tree還多考慮互連線總電阻負(fù)載:互連線延時計算模型balanced_tree相比worst_case_tree把互連線總電阻、申容負(fù)載根據(jù)負(fù)載節(jié)點(diǎn)的個數(shù)多少進(jìn)行了平均分配。
??????? 在時序分析中，通過命令定義所需的工藝環(huán)境：
set_operating_conditions typ -library TYP???????? 上述命令定義使用典型工藝條件。
8. 時序計算單位
??????? 在時序信息文件中還需對溫度、電壓、電流、電阻、電容負(fù)載、時間等變量因子進(jìn)行單位定義。
?
????????文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-412061.html
????????文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-412061.html
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到了這里，關(guān)于靜態(tài)時序分析 第二章 基礎(chǔ)知識的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
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