一旦芯片流片，就不可能改變?cè)O(shè)計(jì)——硅是無(wú)情的，不允許進(jìn)行后期制作修改。相比之下，軟件可以在發(fā)布后更新，但芯片保持固定。靜態(tài)時(shí)序分析 （STA） 簽核是防止硅故障的重要保障。

在現(xiàn)代 VLSI 設(shè)計(jì)中，錯(cuò)誤代價(jià)極高，會(huì)影響關(guān)鍵應(yīng)用的財(cái)務(wù)、上市時(shí)間、產(chǎn)品可信度和安全性。僅錯(cuò)過(guò)一項(xiàng) STA 檢查就可能導(dǎo)致數(shù)百萬(wàn)美元的損失和嚴(yán)重的項(xiàng)目延誤。

“只有偏執(zhí)狂才能生存——謹(jǐn)慎而徹底的方法對(duì)于 STA 簽核至關(guān)重要”

良好的 STA 簽核方法的目標(biāo)

• 一套全面的簽核檢查 - 檢查每一個(gè)細(xì)節(jié)

需要進(jìn)行 STA 簽核檢查，以滿足技術(shù)、設(shè)計(jì)、項(xiàng)目和塊制定的規(guī)范。這些簽核檢查必須識(shí)別結(jié)構(gòu)問(wèn)題，準(zhǔn)確正確地執(zhí)行STA，執(zhí)行所有強(qiáng)制的時(shí)序分析，并納入與特定節(jié)點(diǎn)或設(shè)計(jì)相關(guān)的任何自定義檢查。

• 確保完美的簽核，沒(méi)有錯(cuò)誤或遺漏

對(duì)簽核規(guī)范和代碼實(shí)施進(jìn)行全面審查，結(jié)合所有簽核輸出日志和報(bào)告的自動(dòng)化流程和日志解析的集成，以及正確應(yīng)用豁免和就未放棄的簽核違規(guī)行為進(jìn)行有效溝通，對(duì)于確保穩(wěn)健的 STA 簽核質(zhì)量至關(guān)重要。

• 在簽核規(guī)范和極端約束中發(fā)現(xiàn)悲觀情緒

STA 簽核過(guò)程應(yīng)有效地識(shí)別不切實(shí)際的約束并提供可靠的調(diào)試報(bào)告。按違規(guī)類型、嚴(yán)重性、設(shè)計(jì)和作模式構(gòu)建報(bào)告，并輔以清晰的圖表和頻率直方圖等統(tǒng)計(jì)摘要，可顯著提高清晰度。此外，及早識(shí)別夸大的需求對(duì)于確保有效的 STA 簽核至關(guān)重要。

• 早期定時(shí)關(guān)閉反饋以主動(dòng)解決問(wèn)題

優(yōu)先考慮可能導(dǎo)致未來(lái)瓶頸的基本簽核檢查，同時(shí)提供清晰的反饋、調(diào)試數(shù)據(jù)和建議的解決方案，有助于實(shí)現(xiàn)更快的時(shí)序收斂周期。

STA 簽核方法的關(guān)鍵屬性

 雖然本文不討論每個(gè) STA 簽核檢查的詳細(xì)算法，但此處提供了一個(gè)包含詳細(xì)信息的單簽核檢查。

網(wǎng)絡(luò)上的串?dāng)_ – 自定義 STA 簽核檢查串?dāng)_

串?dāng)_會(huì)導(dǎo)致與模式相關(guān)和角敏感的延遲變化，從而破壞建立和保持時(shí)間，從而使時(shí)序收斂變得復(fù)雜。它引入的噪聲可能會(huì)導(dǎo)致毛刺、錯(cuò)誤捕獲和抖動(dòng)增加，從而降低整體設(shè)計(jì)裕度。串?dāng)_還否定了 CPPR 信用，并且由于最壞情況分析，對(duì)同一時(shí)序路徑的捕獲和啟動(dòng)產(chǎn)生負(fù)面影響。塊到頂部的不相關(guān)也歸因于邊界網(wǎng)上的串?dāng)_。這可能會(huì)迫使成本高昂的 ECO，涉及重新布線、屏蔽，并對(duì)電源、DRC 和 EMI 收斂產(chǎn)生潛在的連鎖反應(yīng)。

為數(shù)據(jù)路徑、時(shí)鐘中繼和時(shí)鐘葉網(wǎng)絡(luò)設(shè)置串?dāng)_限制，并在設(shè)計(jì)中驗(yàn)證每個(gè)網(wǎng)絡(luò)非常重要。下面給出了一個(gè)示例和詳細(xì)信息。

干線網(wǎng)絡(luò)通常以零串?dāng)_延遲分量為目標(biāo)，因?yàn)檫^(guò)多的串?dāng)_會(huì)使時(shí)序收斂復(fù)雜化。常見(jiàn)的串?dāng)_緩解方法包括雙倍間距和屏蔽。在關(guān)鍵路由上，可以采用差分時(shí)鐘路由。在實(shí)踐中，有些網(wǎng)絡(luò)可能達(dá)不到這個(gè)目標(biāo)，因此建議建立一個(gè)保守合理的串?dāng)_限制。目標(biāo)是保持串?dāng)_干凈的時(shí)鐘干線網(wǎng)絡(luò)。由于每條路徑都可能涉及大量網(wǎng)絡(luò)，因此保持時(shí)鐘干線網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有串?dāng)_至關(guān)重要，因?yàn)樗鼤?huì)沿路徑累積。

葉網(wǎng)不能屏蔽或隔離，因?yàn)樗鼈兇頃r(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的最后階段，并連接到相同數(shù)量的順序設(shè)備，這使得屏蔽和隔離（通過(guò)雙倍或三倍間距）資源密集型。因此，通常允許每個(gè)葉網(wǎng)上有 4-5 ps 的串?dāng)_。為了管理潛在問(wèn)題，可以為時(shí)鐘路徑中網(wǎng)絡(luò)的總串?dāng)_建立累積限制，從而能夠監(jiān)督單個(gè)葉網(wǎng)上的過(guò)度串?dāng)_以及來(lái)自樹(shù)干和葉網(wǎng)串?dāng)_的綜合影響。

例如，結(jié)構(gòu)化方法涉及分析每個(gè)時(shí)鐘域的 1000 條路徑，收集與捕獲時(shí)鐘路徑相關(guān)的所有網(wǎng)絡(luò)，并提取與交叉耦合效應(yīng)相關(guān)的延遲。構(gòu)建串?dāng)_延遲間隔范圍為1ps至10 ps的頻率分布表有助于評(píng)估時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)與交叉耦合相關(guān)的性能。此外，執(zhí)行此簽核驗(yàn)證并一致地比較結(jié)果可以提供任何時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)降級(jí)的早期指示。及時(shí)識(shí)別出現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)于有效的時(shí)序收斂至關(guān)重要。

分類的“STA 簽核”檢查和描述

STA 簽核檢查列表非常全面，至少有 50 個(gè)簽核檢查;以下是帶有簡(jiǎn)要說(shuō)明的關(guān)鍵。所有檢查的詳細(xì)報(bào)道不在本文的討論范圍之內(nèi)。

• STA 簽核規(guī)范實(shí)施檢查 – 第一個(gè)簽核步驟

STA 邊距 – 驗(yàn)證應(yīng)用于每個(gè)相關(guān)檢查的邊距和保護(hù)帶，無(wú)論是工具生成的還是用戶定義的。

定時(shí)降額 – 檢查設(shè)計(jì) /cell /net / constraints / checkTypes 的過(guò)程、電壓、溫度、老化、輻射、MixVT 和基于距離的降額。

時(shí)鐘不確定性 – 根據(jù)時(shí)鐘周期百分比或每個(gè)時(shí)鐘或設(shè)計(jì)的平面數(shù)字檢查時(shí)鐘不確定度規(guī)格。

全周期抖動(dòng) – 測(cè)量抖動(dòng)，建模為額外的時(shí)鐘不確定性，通常指定為 PLL 抖動(dòng)和 CTS 網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)的復(fù)合均方根和。

半周期抖動(dòng) – 與全周期抖動(dòng)類似，測(cè)量應(yīng)用于半周期路徑的抖動(dòng)和最小脈沖寬度檢查。

輸入驅(qū)動(dòng)器 – 在時(shí)序分析期間，檢查是否存在驅(qū)動(dòng)單元，并根據(jù) PVT 條件確認(rèn)每個(gè)端口的默認(rèn)或自定義驅(qū)動(dòng)器。

輸出負(fù)載 – 驗(yàn)證默認(rèn)最小負(fù)載，以及基于 I/O 焊盤的存在或輸出驅(qū)動(dòng)程序的特殊外部規(guī)范的自定義負(fù)載。

STA 流變量 – 數(shù)百個(gè)變量指導(dǎo)準(zhǔn)確的簽核 STA，由工具版本、技術(shù)節(jié)點(diǎn)或代工廠規(guī)范、項(xiàng)目意圖、STA 方法和簽核規(guī)范決定的要求。

STA 命令選項(xiàng) – 與 STA 流變量相同的詳細(xì)信息適用于命令中用于執(zhí)行 STA 步驟的選項(xiàng)。

STA 角 – 檢查以確保簽核規(guī)范與執(zhí)行分析的 STA 角匹配。（PVTRC x 功能/掃描/JTAG/CDC ...

最大轉(zhuǎn)換限制 – 驗(yàn)證最大轉(zhuǎn)換報(bào)告是否反映了項(xiàng)目/設(shè)計(jì)設(shè)置的時(shí)鐘域或設(shè)計(jì)的最小庫(kù)約束和任何過(guò)度約束，以實(shí)現(xiàn)卓越的時(shí)序性能。

最大電容限制（Max Cap Limits） – 與最大轉(zhuǎn)換限制相同的詳細(xì)信息適用于最大電容檢查。通常，庫(kù)默認(rèn)值用于內(nèi)部節(jié)點(diǎn)。

異步時(shí)鐘組 – 從所有時(shí)鐘組組合中收集具有有限松弛的時(shí)序路徑，并跟蹤主時(shí)鐘和生成的時(shí)鐘，以確定不屬于同一系列的報(bào)告路徑的時(shí)鐘交叉。

• 輸入驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) – 防止垃圾輸入垃圾輸出場(chǎng)景網(wǎng)表質(zhì)量 – 確認(rèn)準(zhǔn)確的讀取設(shè)計(jì)過(guò)程并檢查任何網(wǎng)表結(jié)構(gòu)或?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)綁定錯(cuò)誤或警告。

時(shí)序約束質(zhì)量 – 確保準(zhǔn)確讀取約束文件，沒(méi)有不可放棄的錯(cuò)誤和警告，確認(rèn)主時(shí)鐘和生成的時(shí)鐘定義的正確性，并驗(yàn)證時(shí)序異常的正確實(shí)現(xiàn)。

注釋寄生質(zhì)量 – 檢查寄生注釋文件的正確讀取，審核提取日志以進(jìn)行簽核（層、流變量、提取文件的日志解析、正確的技術(shù)文件使用、包含金屬填充、寄生中的位置信息（如果適用）。

設(shè)計(jì)庫(kù)使用正確性 – 從已發(fā)布的庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種選擇中驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)單元、IO 焊盤、存儲(chǔ)器、自定義 IP 的正確庫(kù)使用。

工具版本正確性 – 用于計(jì)時(shí)、提取、約束生成、IP 模型生成和 Unix 使用（csh、python、lsf/bsub 等）的正確工具版本

文件版本 – 檢查文件的正確版本，以了解變體 （POCV/SOCV）、電源配置 （UPF）、網(wǎng)表 （.vg、.libs）、寄生 （SPEF）、STA 流版本。

• 結(jié)構(gòu)檢查 – 設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、備份 STA 檢查中的重大缺陷 不使用單元 – 時(shí)鐘和數(shù)據(jù)不根據(jù)晶圓代工廠、項(xiàng)目和基于單元強(qiáng)度和時(shí)序路徑中的位置使用單元。

必須使用單元 – 時(shí)鐘和數(shù)據(jù)單元類型（翻牌類型、時(shí)鐘緩沖區(qū)、I/O 驅(qū)動(dòng)程序......

同步器單元類型 – 檢查 stage1 和 stage2 同步器的特定允許模式（庫(kù)單元、強(qiáng)度、vt 類型）

同步器單元接近度 – 檢查以確保同步器的 2 級(jí)彼此相鄰或彼此相鄰放置，以獲得最佳的亞穩(wěn)態(tài)失效時(shí)間。

同步器單元結(jié)構(gòu) – 檢查以確保在同步器的 2 個(gè)階段之間僅存在網(wǎng)絡(luò)且不存在單元。

延遲單元和結(jié)構(gòu) – 檢查以確保正確的延遲單元類型和強(qiáng)度，以及時(shí)序路徑中允許的連續(xù)延遲單元的最大數(shù)量，以確保延遲單元變化建模不樂(lè)觀。

鎖定鎖存器結(jié)構(gòu)正確性 – 半周期路徑鎖定鎖存捕獲極性正確性（不能依賴外部工具）、鎖定鎖存單元類型以及鎖定鎖存器靠近發(fā)射時(shí)鐘的位置（目的地可以吸收時(shí)鐘偏差而不是源）

備用電池密度 – 檢查每個(gè)模塊的備用電池密度規(guī)格。

端口扇出 – 確保所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)或時(shí)鐘端口的單扇出，以避免上層實(shí)例化中的過(guò)載，并確保與空間降額邊界框相關(guān)的塊/頂部相關(guān)性。

輸入端口凈長(zhǎng)度 – 當(dāng)模塊在更高級(jí)別進(jìn)行倍增實(shí)例化時(shí)，確保最佳凈負(fù)載。

時(shí)序路徑深度 – 每個(gè)時(shí)鐘域檢查關(guān)鍵路徑深度，都必須確保時(shí)序收斂階段的低風(fēng)險(xiǎn)有限限制，如果在預(yù)布局 STA 中完成，這也是時(shí)序收斂風(fēng)險(xiǎn)的早期指標(biāo)。

電源管理單元結(jié)構(gòu) – 單元類型和隔離器、電平轉(zhuǎn)換器、使能電平轉(zhuǎn)換器、電壓接口單元、保留器、保留存儲(chǔ)器、電源開(kāi)關(guān)、復(fù)位隔離單元、始終開(kāi)啟緩沖器、鉗位單元和總線保持單元的正確實(shí)例化。

VT 類型使用情況 – 根據(jù)每個(gè)塊和芯片總體使用情況的規(guī)范，各種 VT 類型的使用百分比。

MixVT 使用情況 – VT 規(guī)范基于時(shí)鐘或數(shù)據(jù)路徑的單個(gè) VT 使用情況。如果使用 MixVT，則必須應(yīng)用額外的 VT 懲罰。需要檢查以檢測(cè) MixVT 并修復(fù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，或應(yīng)用額外的裕量/降額。

• STA 運(yùn)行正確性檢查 - 簽核過(guò)程有效性

設(shè)計(jì)鏈接 – 檢查是否鏈接了所有設(shè)計(jì)、任何端口不匹配、空模塊、黑匣子等。確保每個(gè)設(shè)計(jì)元素都有定時(shí)，并且覆蓋每個(gè)時(shí)序弧線而無(wú)需進(jìn)行分析覆蓋率調(diào)試至關(guān)重要。

寄生注釋覆蓋率 – 確保所有網(wǎng)絡(luò)都標(biāo)有電阻、接地電容和耦合電容，并檢查浮動(dòng)/懸空網(wǎng)絡(luò)。

正確的 SPEF 變換 – 當(dāng)多個(gè) SPEF 在較高級(jí)別縫合時(shí)，必須通過(guò) PDEF 或自定義命令讀取正確的方向和塊大小，以便在基于距離的降額中使用正確的距離計(jì)算。此外，即使工具自動(dòng)處理設(shè)計(jì)原點(diǎn)和方向，也不能相信任何具有正確計(jì)算的工具。此檢查對(duì)于涵蓋諸如未從 SPEF 文件中讀取此類位置詳細(xì)信息等問(wèn)題也非常重要。

約束、分析覆蓋率和質(zhì)量 – STA 分析模式下的未時(shí)鐘順序單元和未定時(shí)時(shí)序端點(diǎn)是每個(gè) STA 檢查的兩個(gè)最關(guān)鍵的覆蓋范圍項(xiàng)目。此外，案例分析中的沖突、忽略的異常、主時(shí)鐘不傳播到生成的時(shí)鐘、任何約束不傳播。

降額和裕量覆蓋范圍 – 檢查降額應(yīng)用中的電池、網(wǎng)絡(luò)、與過(guò)程、電壓、溫度、老化、輻射、混合 VT 使用相關(guān)的約束（設(shè)置、保持、最小脈沖寬度）。還要檢查保護(hù)帶或邊距，以了解預(yù)布局、塊特定或附加簽核悲觀情緒。

日志解析 - 最重要的簽核步驟，在豎起大拇指流片或 STA 簽核之前，必須標(biāo)記、審查、驗(yàn)證和關(guān)閉每個(gè)錯(cuò)誤或警告。這必須在自動(dòng)化機(jī)制中對(duì) STA 的每個(gè)區(qū)塊、每次回歸都運(yùn)行。沒(méi)有借口。

PBA/GBA 融合 – 大多數(shù) PD 工具和 STA 在后臺(tái)運(yùn)行 GBA，然后使用 GBA 基線執(zhí)行 PBA 分析。PBA 的 100% 覆蓋率是通過(guò)各種自定義算法實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)工具無(wú)法收斂時(shí)，它們會(huì)回退到這些特定路徑上的 GBA 計(jì)時(shí)，并發(fā)出有關(guān)非收斂的消息。必須進(jìn)行檢查以確保 100% PBA GBA 收斂，以消除悲觀情緒是時(shí)機(jī)（這無(wú)害，但不準(zhǔn)確且耗時(shí)，關(guān)閉 GBA 時(shí)機(jī)）

STA 單位正確性 – SDC 時(shí)間單位、電容單位、電阻單位 – SDC 單位以 sdc 格式指定，從庫(kù)讀取解碼或在 STA 流程中設(shè)置。每個(gè)工具都有不同的優(yōu)先級(jí)規(guī)則來(lái)解釋單位。正確的用法對(duì)于解釋 SDC 至關(guān)重要。報(bào)告單位與庫(kù)單位不同。庫(kù)單元由工具處理，而報(bào)告單元?jiǎng)t幫助 STA 用戶以一致性和已知格式解釋報(bào)告。

STA 視圖完整性 – 檢查以確保所有功能和掃描模式以及所有 PVTRC 分析角都已根據(jù)項(xiàng)目規(guī)范進(jìn)行分析。

STA 運(yùn)行完整性 – 根據(jù)執(zhí)行的所有 STA 視圖，確保每次運(yùn)行正確結(jié)束，執(zhí)行 STA 的所有階段，以及來(lái)自 Unix/LSF/BSUB 的作業(yè)狀態(tài)沒(méi)有意外終止，由于磁盤故障、TMP 空間、額外的許可證可用性等導(dǎo)致 STA 中出現(xiàn)任何問(wèn)題。

• STA 指標(biāo)檢查 – 真正的 STA 檢查簽核標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序路徑檢查 – 設(shè)置、保持、恢復(fù)、刪除、時(shí)鐘門控、數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)檢查。

設(shè)計(jì)規(guī)則檢查 – 最大轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換）、最大電容、最大扇出

特殊檢查 – 最小周期/時(shí)鐘周期、最小脈沖寬度、噪聲、雙時(shí)鐘。

• STA 自定義檢查 – 用于高質(zhì)量 STA 簽核的額外穩(wěn)健性檢查

最大時(shí)鐘偏斜 – 偏斜從來(lái)都不是簽核的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗挠绊懸呀?jīng)被各種時(shí)序違規(guī)所吸收，但過(guò)度的偏斜會(huì)暴露變化建模缺陷并可能導(dǎo)致硅故障，因此在任何路徑中對(duì)偏斜進(jìn)行合理的限制都是一個(gè)很好的做法。

過(guò)度的 Xtalk – 定時(shí)收斂的關(guān)鍵組成部分，同時(shí)損害設(shè)置/保持，對(duì)于最小脈沖寬度等檢查是致命的。加劇塊與頂部的相關(guān)性，影響共同路徑悲觀消除 （CPPR） 信用，并影響任何路徑中的小區(qū)/網(wǎng)絡(luò)延遲。必須在數(shù)據(jù)路徑和時(shí)鐘的耦合網(wǎng)絡(luò)的耦合上限或延遲或轉(zhuǎn)換時(shí)間方面設(shè)置適當(dāng)?shù)南拗啤?/p>

動(dòng)態(tài)抖動(dòng)驗(yàn)證 – 對(duì)于每個(gè)時(shí)鐘域，通過(guò)將源 PLL 抖動(dòng)與 CTS 網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)（每個(gè)級(jí)單元 CTS 網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)的均方根）復(fù)合來(lái)計(jì)算動(dòng)態(tài)抖動(dòng)，并根據(jù)每個(gè)時(shí)鐘域抖動(dòng)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)證。僅用于高性能設(shè)計(jì)，我們非常保守地將平坦抖動(dòng)數(shù)應(yīng)用于所有時(shí)鐘或時(shí)鐘組。

半周期路徑 – 自定義時(shí)序報(bào)告，用于分析半周期路徑，因?yàn)樗鼈兙哂邪胫芷诙秳?dòng)和自定義不確定性和裕度、IP 接口、掃描路徑等。

而且這個(gè)名單是無(wú)窮無(wú)盡的——基于技術(shù)節(jié)點(diǎn)、公司 STA 理念、簽核所有者的偏執(zhí)狂，天空是自定義 STA 檢查的極限。

未能實(shí)施上述 STA 簽核方法將導(dǎo)致頻繁的錯(cuò)誤，對(duì)上市時(shí)間產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致昂貴的設(shè)計(jì)修復(fù)周期，并降低簽核過(guò)程的可信度，這是最關(guān)鍵的因素。