2022年2022年静态时序分析中路径延时的计算 .pdf

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1、静态时序分析中路径延时的计算静态时序分析工具一般将电路网表看成一个拓扑图，图中的节点(node)代表电路中的引脚(pin)。节点之间的边 (edge)表示时序弧 (timing arc) ，有两种：# 连线延时 (net delay)- 驱动引脚 (drive pin) 和扇出 (fanout)之间的连接# 单元延时 (cell delay)- 输入引脚 (input pin) 和输出引脚 (output pin) 之间的连接延时计算就是计算每条时序弧的值，可能是单元延时也可能是连线延时。通过累计这些延时可以计算时序路径(timing delay) 的上升延时 (rise delay)或下降延

2、时 (fall delay) 。正函数时序弧(positive unate timing arc) ：将上升延时和上升延时相加，下降延时和下降延时相加。例如一个AND 门单元延时和连线延时。负函数时序弧(negative unate timing arc) ：将新得到的上升延时和原来的下降延时相加，而新得到的下降延时和原来的上升延时相加。例如 NAND 门。非函数时序弧 (non-unate timing arc) ：将原来的延时和新得到的最差情况延时(worst-case delay)相加。非函数时序弧出现在不能从输入量的变化预测输出端逻辑值变化的地方，例如XOR 门。下图展示了一个电路逻辑

3、网络是如何转化成一张时序图的：非线性延时模型(nonlinear delay model) ：非线性模型是供应商以查表(lookup table) 形式在工艺库中提供的延时信息，它和时序分析计算有着紧密的联系。总的延时包含了单元延时和连线延时：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - Dtotal = Dcell + Dc Dc 连线延时。 它有两种计算方法，一是通过operating_conditions 中的 tree

4、_type 属性和 wire_load 模型；二是在标准延时方程中读入一个SDF 文件。Dcell 门自身的延时，典型地是取从输入引脚电压变化到50%到输出引脚电压变化到50%的之间的时间。CMOS 非线性模型有两种计算Dcell 的方法， 在一个工艺库中可以混用。一是用插值法在库所提供的单元延时表里查找；二是通过查传输(propagation)表和过渡 (transition) 表得到传输延时和过渡延时，再计算单元延时：Dcell = Dpropagation + Dtransition 。Dpropagation 典型衡量Dpropagation 的方法是从输入引脚电压变化了50%到门输出

5、电压即将开始转变（比方说变化了10%）之间的时间。这样，如果Dtransition 值定义为输出电压从10%变化到 50%之间的时间的话，它就要被加到Dpropagation 上去。这样结果就是输入变化了50%到输出变化了50%之间的时间。Dtransition 输出引脚转变状态所需要的时间，有时也指输出斜坡(ramp)时间。它是输出引脚两个参考电压之间变化的时间，可以是20%到 80%或 10%到 50%。它是通过插值查表法得到的。如果提供的是单元延时表，那么总延时就是：Dtotal = Dcell + Dc ；如果提供的是传输延时表，那么总延时就是：Dtotal = Dpropagatio

6、n + Dtransition + Dc 。库单元延时时序弧的种类有：上升传输 (Rise propagation) 单元上升 (Cell rise) 下降传输 (Fall propagation) 单元下降 (Cell fall) 上升过渡 (Rise transition) 下降过渡 (Fall transition) 注：每个条延时弧可以有传输延时表或单元延时表，但不能都有；同时必须有过渡延时表。每一个延时表可以通过以下六个变量中的一个到三个查找：input_net_transition output_net_length total_output_net_capacitance rel

7、ated_out_total_output_net_capacitance output_net_pin_cap output_net_wire_cap 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 延时计算举例看下图的下降传输(fall propagation) 表：一个两维的表，由输出端总电容和输入过渡时间查找。输出端总电容由网络n1 处的引脚电容、连线电容所决定。输入过渡时间由前面的U0 门所决定。因为 U1 中的时序弧

8、是负函数性质的，所以 U0 的上升过渡延时表就可以用来确定U1 的输入过渡延时。假设 Ctotal 是 110.1，输入过渡延时是0.34，用这两个值在下降传输延时表中查找。图中的黑点表示表中定义的点。四个点和Z 轴的高度值组成了供插值查找的领域，即图中的阴影部分。下降过渡延时由下降过渡延时表得到，这个例子中它是基于输出端总电容的一维表。前面提到了输出端总电容是110.1，通过简单的线性插值查表就可以得到延时。然后将传输延时和下降的过渡延时相加即得到了通过U1 单元的下降传输延时时间。如果库中为U1 定义的不是传输延时表，而是单元延时表，那么过渡延时时间将不计入单元延时之内。名师资料总结 -

9、- -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 环境缩放比例 (Environmental Scaling) 当计算总延时说，时序分析器会分别考虑影响Dtotal 的因素。每一种因素都有它自己的全局参数来反映它对总延时的影响。在通常情况下这些因素包括工艺(process)、温度 (temperature)和电压(voltage)。下面的因子可以分别应用到延时方程中去：v：库中定义的电压变化的值 Kv ：电压对总延时影响的因子t ：库中定义的温度变化的值 Kt ：温度对总延时影响的因子p：库中定义的工艺变化的值 Kp：工艺对总延时影响的因子名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -