PrimeTimeSI相关运用及概念

1、PrimeTime SI 相关运用及概念PrimeTime SI主要分析两种信号串扰： delay 和 static noise( noise bump or glitch )。PrimeTime SI认为两种情况不存在信号串扰：1) aggressor 和 victim 之间的耦合电容非常小；2) aggressor 和 victim 的信号 transition time 不相互交叠。在不交叠的时候，如果 aggressor 对 victim 产生的 glitch 足够大，使 victim 的逻辑发生变化，则 PrimeTime SI 也会考虑。如何使用 PrimeTime SI进行 cr

2、osstalk delay分析 ( analysis mode : on-chip variation ) 基于 PrimeTime 命令、 library 以及脚本，额外的步骤如下：1) 使能 PrimeTime SIset_app_var si_enable_analysis true2) 读取 SPEF文件中包含的耦合电容信息(确认SPEF包含耦合电容信息， StarRC是否有相应的 option ？)read_parasitics keep_capacitive_coupling file_name.spf3) 设置 PrimeTime SI performance 相关参数(选择设置

3、 set_app_var )PrimeTime脚本中 crosstalk report的相关命令report_si_bottleneckreport_delay_calculation -crosstalk -from pin -to pin Example:PrimeTime SI是如何运行的( two iteration )1) 基于 victim net 上 bump voltage 的值(通过设置 threshold )过滤掉影响很小的 aggressor net；2) 把没有被过滤的 net 作为 initial net 来进行 crosstalk 分析，也可自己定义；3) Dela

4、y calculation计算 timing delay 分为两个阶段， 第一阶段为悲观估计， 工具首先假设所有的 aggressor 会对 victim 在同一时刻产生信号串扰， 找出 worst-case delay values ；第二阶段考虑 timing window 以及 crosstalk 的 contribution ，即通过分析 aggressor net 的 transition time 以及 direction 看是 否会影响到 victim net 。设置 si_xtalk_exit_on_max_iteration_count 变量定义分析循环个数，默认为 2。Pr

5、imeTime SI分析时候考虑相关信号的 logic 因素，即会分析 aggressor net 上信号的 transition direction 对 victim net 造成 negative delay 或者 positive delay 。默认的变量 si_analysis_logic_correlation_mode 设置为 true 。设置相应的 threshold value 来过滤 aggressor netPrimeTime SI 也会根据 aggressor net 对 victim net 的 bump voltage 大小，来过滤掉那些耦合 影响可以忽略不计的 ag

6、gressor net 。先针对单个 aggressor net 过滤，根据变量 si_filter_per_aggr_noise_peak_ratio ，默认值为 0.01( power voltage 的百分之一) 。然后针对 周边 aggressor nets 组合产生的影响来过滤， 根据变量 set_filter_accum_aggr_noise_peak_ratio ， 默认值为 0.03 。在使能 PrimeTime SI分析前， 需要确保电路综合及常规 STA没有问题。在用 report_timing 进行一次 crosstalk delay 分析前， 需要执行 check_ti

7、ming， 主要的 check 涉及以下几点：1) no_driving_cell 当电路中有 no driving cell 时，该 aggressor net 会产生很强的驱动产生 crosstalk；2) ideal_clocks 确保电路中的时钟为 propagated 时钟树结构；3) partial_input_delay 所有的 Inputs 需要定义完整的 max delay 和 min delay 定义，缺一不 可，为了 SI 分析提供精确的 timing window ；4) unexpandable_clocks 确保电路中所有不同频率的时钟都源自一个基准时钟。除了 id

8、eal_clocks 其他 check 都为 check_timing 的默认选项， 如需包含 ideal_clocks 的 check ， 执行“ check_timing include ideal_clocks ”四条命令可以选择排除哪些不需要分析的 net 或者一组 net：set_si_delay_analysisset_si_noise_analysis set_si_aggressor_exclusion set_coupling_separation排除定义的 nets 进行 crosstalk delay 分析排除定义的 nets 进行 crosstalk noise 分析排

9、除 aggressor net 与其他 aggressor nets transition 方向相同 排除定义的 nets 或者一组 net 进行 crosstalk delay/noise 分析如果这些命令的定义存在矛盾时， set_coupling_separation 有最高优先级。set_case_analysis 的 net 不会进行 crosstalk delay/noise 分析。当 aggressor nets 有相同的 transition 方向 rise 或者 fall ，则可用 set_si_aggressor_exclusion 命 令建立 exclusive grou

10、p ，这样在 crosstalk delay/noise 分析时工具会选择 bump voltage 最大的 aggressor net 来分析。关于 SI分析时候 clock groups的设定复杂电路中会有许多时钟，在分析 timing 时需要分不同的 clock group 来进行分析，就上图简单的 mux 电路举例，可以 set_case_analysis SEL 1/0 分别对 CLK1和 CLK2进行两次分析， 但如果有许多时钟，那就必须用 set_false_path 来区分不同的 timing path ，比较简单的做法 是： set_clock_groups logicall

11、y_exclusive group CLK1 group CLK2 其作用相当于把所有的 clock 间都 set_false_path ，但不同于 timing path 分析， SI 分析的时候 还是会对 CLK1和 CLK2间的耦合电容 x4进行分析，所以需要在 SI分析时对 clock 进行物理 上的划分： set_clock_ groups physically_exclusive group CLK1 group CLK2 这样 PrimeTime SI 不会分析基于耦合电容 x4 产生的 CLK1和 CLK2之间的 crosstalk，当然 x1 之间的 CLK1 和 CLK2

12、也被忽略，如果仅仅想忽略 mux 输出后电路中 CLK1和 CLK2之间的 SI 分析（因为实际电路工作中 mux 只可能会输出 CLK1或 CLK2）,那需要在 mux 的输出节点使 用 create_generated_clock 命令分别产生 CLK1和 CLK2，然后再进行物理上的划分即可。Composite Aggressor Mode（ Delay Analysis）PrimeTime SI 做 delay 分析时默认不使能 composite aggressor mode 。 因为对于一个 victim net 而言会有许多不同情况的 aggressor nets ，根据之前提到

13、过滤的方法， 可以将那些影响忽略不计的 aggressor net 滤掉，只考虑 bump voltage 大的 aggressor，当然 这样分析并不完全非常的精确，所以可以使能 composite aggressor mode 来对全部的 aggressor nets 进行综合分析。 在 composite aggressor mode 下，会将影响较小的 aggressor net 合成一根 aggressor net（虚拟的）来进行分析。使能该模式，设置 si_xtalk_composite_aggr_mode 变量为 statistical 。设置 si_xtalk_composit

14、e_aggr_noise_peak_ratio 变量定义 bump threshold 来划分哪些为影响 较小的 aggressor net。如何生成 crosstalk analysis report1）report_timing 生成包含 crosstalk delay 信息的 slack timing report 。需加上 option crosstalk_delta ， PrimeTime SI 在 report 中显示 delta delay 和 delta transition 信息在 cell 的 input pins ；2）report_si_bottleneck 生成造成主

15、要 violation 的 aggressor nets 及 victim nets 。 -slack_less_than 选项可以限定 delta delay 的范围；3）report_delay_calculation crosstalk 生成某一 victim net 详细的 crosstalk 计算信息-from 输出 pin to 输入 pin 。在 report 中 setup 分析时显示的 delta slew 为 positive 或 zero ，而 hold 分析时显示的 delta slew 为 negative 或 zero；4）report_si_double_swit

16、ching 生成包含 double-switch violations 的 victim nets 。 PrimeTime SI 除了会分析 steady-state victim net 上出现的 Noise ，也会分析 switching victim net 上出现的 noise，这种 情况成为 double-switching 。要进行 double-switching 检查必须有 CCS noise library model。使能 double-switching 检查，设置变量 si_xtalk_double_switching_mode 值为 clock_network （对时

17、钟网络进行 check），或者 full_design （对 data paths 进行 check ）。 update_timing 开始 double-switching 的 check；5）report_noise 生成 static noise report ，即 victim net 上的 noise bump 。查看 crosstalk settings report_si_delay_analysisreport_si_noise_analysisreport_si_aggressor_exclusionPrimeTime SI 进行 crosstalk noise分析 flow

18、在用 report_timing 进行一次 crosstalk noise 分析前， 需要执行 check_noise，该命令涉及以下 option ：1) -include 选择 noise model check 的类型，默认为 noise immunity checking ；2) -beyond_rail 决定是 beyond-rail noise checking 还是 between-rail noise checking(默认)；3) -verbose 生成 summary report ；4) -nosplit 防止 report 中的长句出现 split ；set_noise

19、_parameters 命令相关 option-ignore_arrival 则所有的 aggressor nets 信号认为在同一时刻翻转， 不考虑 timing window ；-include_beyond_rails 会分析 above high 和 below low 两种 noise bump ，默认工具只分析 between-rail noise bump ；-enable_propagation 用于找出 worst violations ，默认工具只考虑 crosstalk noise 及 user defined noise ( no propagation )；-anal

20、ysis_mode ( report_at_source/report_at_endpoint )定义了 report noise 的方式，默认 为 report_at_source 。前者提供一个详细的 noise propagated 信息，而后 者则更为直观地找出 violation 点，具体差异可见下图比较。report_at_sourcereport_at_endpoint如果在 report_at_endpoint 模式下要知道 violation 的源头 ,则可以使用以下两条命令： report_noise_violation_sources/get_noise_violatio

21、n_sourcesComposite Aggressor Mode( Noise Analysis)PrimeTime SI 做 noise 分析时默认不使能 composite aggressor mode 。 使能该模式，设置 si_noise_composite_aggr_mode 变量为 statistical 。 如果不想将某些 aggressor net 进行 composite 的分析，可使用如下命令： set_si_noise_disable_statistical/remove_si_noise_disable_statistical 如要查看哪些 aggressor net

22、s 参与了 composite 分析，则 report_noise_calculation 。PrimeTime SI 在进行 crosstalk noise分析时可基于三种 library 情况1) With incomplete library当 library 中 noise immunity 信息不明确时，可以使用如下命令进行设置· set_noise_lib_pin 定义当前设计中 pin 的 noise characteristics 信息引用其他 library 中相同 pin 的特性；· set_noise_immunity_curve定义设计中 outpu

23、t port 或 library cell input pin 的 noiseImmunity 相关信息，包括 height ，width ， area；· set_noise_margin 如果没有 noise immunity 信息则定义 noise height ；·set_steady_state_resistance定义设计中 input port 或 library cell output pin 的 drive resistance，决定了 voltage bump 的大小。2) With CCS noise library基于 transistor-leve

24、l 的 SI 分析，动态的结果更为精确。如果通过 set_noise_immunity_curve 或 set_noise_margin 定义了 static 的 noise immunity 特性，则工具优先根据这些定义进行分析，而不是CCS noise library中的查找表。3) With nonlinear delay models ( NLDM)Library 需要包含以下 characteristics 用于 noise 分析：· Steady-State I-V Characteristics· Noise Immunity· Propagated

25、 Noise Characteristicslibrary 。不包含 noise model 信息，需使用 Synopsys Library Compiler 及 SPICE工具生成相应Fast analysis mode在 load Design 及 Library 之前， set_program_options enable_fast_analysis 。Stage delay conceptionStage delay = cell delay + net delay 可以分为 max/min rise/fall delays max delay 即 positive delta del

26、ay ，min delay 即 negative delta delay 。Recommended settings for StarRC ·COUPLE_TO_GROUND: NO ·REDUCTION: YES or LAYER · MODE: 200 for 130nm and below · MODE: 100 for above 130nm设置 clock group属性的命令优先级report_noise option-all_violators/-clock_pins/-async_pins/-data_pinsNoise时 PrimeTi

27、me SI所参照的 noise immunity 顺序? PrimeTime SI command-specified noise immunity curves (set_noise_immunity_curve)? PrimeTime SI command-specified bump height noise margins (set_noise_margin)? Library-specified per-arc noise immunity tables? Library-specified per-pin noise immunity curves? Library-specified DC noise margins (VOL, VOH, VIL, VIH)Run fast initial noise analysisset_noise_parameters ignore_arrival analysis_effort low report_noisePrimeTime SI 分析时三种 alignment mode通过设置变量 si_xtalk_delay_