谈谈修改寄存器默认值的几种方法和实现

一、DFF的类型介绍

寄存器默认值，也叫复位值，是当reset或者set有效时寄存器输出的值。对于一个DFF来说，如下图，当reset为0时，Q输出0；当set为0时，Q输出为1（外部使用时保证reset与set不同时为0）。

图一

也就是说，当需要复位值为1时，把set拉低；当需要复位值为0时，把reset拉低，如下图。一般来说寄存器的默认值不是1就是0，所以接死掉的reset和set pin就可以省掉。

图二

因此，stdcell库里的dff可以分成以下几种：

DFFSR，同时带set和reset pin
DFFR，只带reset pin
DFFS，只带set pin

另外，QN是Q的取反，很多时候只需要用到其中的一个，所以QN也不一定有。总结成下表：

带QN	不带QN
DFFSRN	DFFSR
DFFRN	DFFR
DFFSN	DFFS

二、修改默认值的方法

方法一：如果DFF同时带RN和SN，交换RN和SN的连线

这种方法最简单，premask和postmask eco都适用。但一般自动综合工具是不会同时用同时带RN和SN的DFF的，因为这样面积不是最优。所以需要在综合阶段人为强制让综合工具只用同时带RN和SN的DFF，如果面积不是瓶颈的情况下。

方法二：如果只带RN或者SN，换DFF类型（Premask ECO）

在Premask ECO时，我们完全可以像重新综合的网表一样直接换DFF类型。这种方法对于premask eco非常友好，不需要增加逻辑单元，也不会恶化时序。

方法三：如果只带RN或者SN，互换DFF（Postmask ECO）

在Postmask ECO时，我们没办法随意替换DFF类型。因为DFF的个数和类型是固定的，这时只能修改金属层。

如果修改默认值的两个dff，一个需要“0变1”，另一个需要“1变0”，且这两个dff物理位置很近，那么可以互换这两个dff的连线。如果是同一个时钟域、复位域，那么就只需要交换D、RN(SN)、Q/QN这三组pin。

这个方法除了上面提到的限制，还有如果“0变1”和“1变0”的dff个数不相等，那么就无法完全交换成功。

方法四：如果只带RN或者SN，D和Q端插inverter（Postmask ECO）

这是一种普遍适用的方法，只需要在D和Q端各插一个inverter。如果带QN，又可以省一个inverter。如下图，通过反相器可以等价变换只带RN或SN的DFF。

图三

图四

这种替换方法操作简单，易实现，不会带来连线拥挤，利于DRC收敛。因为不需要修改时钟pin，不会动到时钟树，只需要数据通路插入一个inverter，所以对时序影响也非常小。

但这个方法也会带来一个问题，就是在做LEC（逻辑等价性检查）时，需要让工具开启phase inversion的检测，不然会报很多虚假non equal。

三、使用GOF来自动修改寄存器的默认值

方法二：换DFF类型（Premask ECO）

set_top("digital_top");
run_lec;
fix_design();
run_lec();
report_eco;

GOF默认就是用换DFF类型的方法，所以自动ECO脚本比较简洁，读进library和design后，先run_lec确认待eco的点是否正确，接下来做ECO，做完后再运行一次run_lec确认是否eco成功。

方法四：D和Q端插inverter（Postmask ECO）

set_top("digital_top");
set_flop_default_eco(1);
run_lec;
fix_design();
set_top("digital_top");
set_mapping_method("-phase");
run_lec();
report_eco;

与方法二相比，需要设置修改寄存器的方式后，再做ECO。做完ECO后需要设置phase inversion，让工具自动检测phase inversion的keypoint，以防虚假的non equal。