静态时序分析(STA)—— 基本概念
目录
1、时序弧
1.1、单元延时
1、电平转换延时
2、逻辑门延时
2、建立、保持时间
2.1、建立时间
2.2、保持时间
3、时序路径
4、时钟域(CD)
5、操作条件
参考说明
前面几篇讲述了 Tcl 语言相关的学习内容,为STA的学习做了基础性的准备。从本篇开始,就学习与STA相关的知识。
一起加油!
1、时序弧
时序弧用来描述,两个节点延时信息的参数。通常分为,连线延时和单元延时。
连线延时:单元输出端口到扇出网络负载的延时信息。
单元延时:单元的内部延时,即单元的输入端口到输出端口的延时信息。
如下图所示:
1.1、单元延时
1、电平转换延时
分为两种,高电平到低电平的转换时间 以及 低电平到高电平的转换时间。都是以阈值衡量,并非绝对的高低电平。
2、逻辑门延时
以反相器为例:
2、建立、保持时间
2.1、建立时间
概念:在触发器的捕获沿到来之前,数据必须提前保持稳定的持续时间,以保证触发器可以顺利安全的取到数据。
此参数可以用来约束数据路径上的最大延时。
如果建立时间违规,很有可能导致亚稳态。
2.2、保持时间
概念:在触发器的捕获沿到来之后数据必须保持稳定的持续时间。
此参数可以用来约束数据路径的最小延时。
3、时序路径
每个时序路径都有一个起点和终点。
一般,起点是时序单元的时钟引脚 或者设计的输入端口;终点是时序单元的数据输入引脚或者 设计的输出端口。所以一共有四种时序路径。
4、时钟域(CD)
大多数数字电路都是”全局异步,局部同步“的时序,但是所有的静态时序分析(STA)都是针对 的同步电路,所以针对异步的时序无法分析,此时就需要告诉时序分析器不要分析对应异步的时序路径。(即 伪路径约束)。
5、操作条件
由于半导体不同的工艺制成,不同的使用环境,对器件本身的延迟存在较大影响。所以在进行STA时一定要明确操作的环境和条件,主要包括,工艺制程(Process )、电压(Voltage )、温度(Temperature )。
在指定上述的条件之后,单元延时和互连线的延时也就根据上述条件进行计算分析。
工艺制程的模型主要分为3种:slow、typical、fast。其中 slow 和 fast都是极端的条件,对于稳健的设计,PVT(Process Voltage Temperature)都要在极端环境下测试通过。
下图是 PVT 对延时的影响:
注意 fast 制程对应的延时反而是较大。
一般在最大延时环境下,检查建立时间;在最小延迟环境下检查保持时间。
参考说明
【1】B站 邸老师学习视频。
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