修复setup violation的方法总结

一、优化网表
- 1. DCG综合
- 2. pipeline和retiming
二、place 阶段调整floorplan
三、通过group path设置优化timing
四、减小data path的delay
- 1. 更换不同的Vt/channel length
- 2. 插入BUF
- 3. Size up cell
- 4. Layer assignment
五、增加capture clock path delay
六、减小launch clock path delay
七、修setup的注意事项
八、批量ecoChange cell的模板
- 1. change 指定cell
- 2. change Vt/channel length (from port)

简单来说，setup检查是为了检查数据传输不能太慢，否则，在capture edge就不能正确的锁存数据。修复setup的方法分为以下几种。

一、优化网表

1. DCG综合

DCG是DC的SPG MODE。其中包含了虚拟布局布线技术，使得在RTL综合期间预测布线拥堵。从而自动优化网表以达到减少cong.的情况。
参考文件：https://max.book118.com/html/2018/1014/8076024016001127.shtm

2. pipeline和retiming

当logic depth太长且design的周期不是很长时，timing即使优化的很好达不到约束条件。
这时候需要对网表的逻辑进行优化，一般分为pipeline和retiming两种方法，原理图如下：

二、place 阶段调整floorplan

floorplan时要注意的几个点：
·有一些macro需要靠近port需要提前注意。
·有相互关联的macro要摆在一起。
·macro出pin的地方预留走线空间。
·有特殊要求需要放的比较近的一些cell，可以添加region限制module的place 空间。
…

三、通过group path设置优化timing

·细分group path，
·更具需要设置不同group的权重。
·设置目标slack，使工具能更强的优化对应的timing。

createBasicPathGroups -reset
createBasicPathGroups -expandedset sram_cells [filter_collection [all_registers -macros] "is_memory_cell == true"]
set reg [all_registers -cells]group_path -name reg2sram -from $reg -to $sram_cells
group_path -name ram2reg -from $sram_cells -to $regsetPathGroupOptions reg2reg -effortLevel high -weight 5 -slackAdjustment 0
setPathGroupOptions reg2cgate -effortLevel high -weight 5 -slackAdjustment 0
setPathGroupOptions reg2sram -effortLevel high -weight 3 -slackAdjustment 0
setPathGroupOptions ram2reg -effortLevel high -weight 3 -slackAdjustment 0setPathGroupOptions in2reg -effortLevel low -weight 1 -slackAdjustment 0 -targetSlack 10
setPathGroupOptions reg2out -effortLevel low -weight 1 -slackAdjustment 0 -targetSlack 10
setPathGroupOptions in2out -effortLevel low -weight 1 -slackAdjustment 0 -targetSlack 10reportPathGroupOptions

四、减小data path的delay

1. 更换不同的Vt/channel length

通常是指选用Vt更小或者channel length。一般的，同一种cell会分为HVT, RVT, LVT等，同种Vt又会分为多种channel length，如C20, C24, C28,C32。

Vt：
阈值电压越低，因为饱和电流变小，所以速度性能越高；但是因为漏电流会变大，因此功耗会变差。
*速度大小按快到慢依次排列：SLVT>LVT>RVT>HVT。
*功耗大小：SLVT>LVT>RVT>HVT。
*即HVT的cell其阈值电压最大其掺杂浓度越高，其泄露功耗最小；

channel length：
*数值越高，速度越慢。

ecoChangeCell -inst xxx -cell xxx

2. 插入BUF

由于Setup violation绝大部分原因是由于drv造成的。比如cell的delay其实是根据它的input transition，以及output load查表计算得来。
因此，我们解决了cap和slew的问题，timing其实自然也得到了解决。比如net连接得太长导致驱动变弱，可以插入buf打断net，来提高驱动；fanout太大，也可以通过插入buf来减少fanout数目。

ecoAddRepeater
ecoDeleteRepeater

3. Size up cell

如果某个cell的驱动能力太弱，比较容易产生比较大的delay，因此我们可以通过size up这个cell来提高驱动能力，比如X1的BUF换成X4, X8的等。

但是我们在size up cell前也需要注意该cell的输入/输出transition的变化情况，因为驱动能力强的cell，它本身的load会比较大，可能会造成前一级cell驱动不了它的情况，所以实际的data path情况会比较复杂，不一定换大驱动的cell，delay就会变小。

一般情况下，如果我们看到某个cell的output transition比input transition大很多，那说明这个cell的驱动不够，我们可以尝试size up一下。

ecoChangeCell -upsize/-downsize
ecoChangeCell -inst xxx -cell xxx -loc {xLoc yLoc}

4. Layer assignment

高层金属有电阻小，延迟低的特点。所以可以通过更换布线层次来实现setup的修复。
如：删除wire后，设置绕线属性，让它绕在高层。

五、增加capture clock path delay

也可以叫做通过useful skew来修复。clock path位置如下图所示：

在capture clock path上追加delay cell使得capture clock path和launch clock path delay的到达时间一样，而达到约束条件，这样的方法叫做useful skew。

但是，由于这样会动到clock path，所以我们插cell前还是需要很谨慎的。首先我们得确保从capture clock出发的下一级path是不是有setup slack margin，同时，检查一下到当前该级register的input pin上的有没有hold margin。

innovus中提供了一些option来使用usefulSkew：

setOptMode -usefulSkew true \-usefulSkewCCOpt standard \-usefulSkewPreCTS true \-usefulSkewPostRoute true                                                                                                                                                setUsefulSkewMode -delayPreCTS true \-macroOnly false \-noBoundary true \-maxAllowedDelay 0.5 -minAllowedDelay 0

六、减小launch clock path delay

这也是动clock path来修复setup violation的一种方法，需要减小launch clock path delay。这类方法一般用的比较少。理论上我们可以减小clock path的级数来实现，但实际操作起来还是要分析清楚clock的结构。

七、修setup的注意事项

1）检查timing path的hold margin。需要注意的是，一般setup的violation在SS corner下，而hold则出现在FF的corner下面，两者之间有3倍左右的timing variation。所以，检查margin时需要考虑不同的corner影响。如果设计频率过高的话，可能会出现setup和hold相互打架的情况，这时可以考虑提高net delay占的比重，修出margin。

2）尽量动靠近endpoint的cell。因为越往path后面的cell，影响的path数目越少。但有时还是需要考虑path分叉情况再决定修复的方法。

3）修完所有path后，需要在PR工具中对动过的cell重新摆放以及route。

checkPlace （-noHalo）
ecoRoute

八、批量ecoChange cell的模板

1. change 指定cell

setEcoMode -reset
set gpsPrivate::dpgEcoMemoryFix 4
setEcoMode -batchMode true -updateTiming false -refinePlace false -fix_hinst_guide true
set cmd_option "-bufOrient"
catch { redirect cmd_line "ecoChangeCell -help" -variable }
catch { if {[string first "-bufOrient" $cmd_line] == -1} {set cmd_option "-orient"} }catch { set version_line [getVersion] }
catch { set version_flag [string compare [string range $version_line 0 4] 16.21] }setEcoMode -honorDontUse false -honorDontTouch false -honorFixedStatus falseecoChangeCell -inst xxx -cell BUF_xxx
....
setEcoMode -batchMode false

2. change Vt/channel length (from port)

set all_fanouts  [all_fanout -from **xxx**]
puts $all_fanouts
foreach_in_collection all_fanout $all_fanouts {if {[get_property [get_cells -of_objects $all_fanout] is_buffer] == "true"} {set org_name [get_property [get_cells -of_objects $all_fanout] ref_lib_cell_name]set inst [get_property [get_cells -of_objects $all_fanout] escaped_name]if {[string match *50 $org_name]} {regsub -all {50} $org_name "40" target_cell_nameecoChangeCell -inst $inst -cell $target_cell_nameputs "**xxx** :buffer $org_name $target_cell_name $inst"}}if {[get_property [get_cells -of_objects $all_fanout] is_inverter] == "true"} {set org_name [get_property [get_cells -of_objects $all_fanout] ref_lib_cell_name]set inst [get_property [get_cells -of_objects $all_fanout] escaped_name]if {[string match *50 $org_name]} {regsub -all {50} $org_name "40" target_cell_nameecoChangeCell -inst $inst -cell $target_cell_nameputs "**xxx** :inverter $org_name $target_cell_name $inst"}}
}