Scan Reorder Formal

Scan Reorder

在做综合时，DC可以吐出Scan DEF，其中包含scan chain的相关信息，ICC使用这个Scan DEF中提供的physical information，对scan chain做reordering以及timing 优化！

Scan DEF

Scan DEF中包含很多条scan chain，如下图所示

上图中描述了一条scan chain，这条scan chain中包含START和STOP两个宏，用于描述scan chain的boundary，scan chain的boundary可以是：I/O ports, scan cells, lock-up latches, or multiplexers；这里的boundary则是test_si和test_so；
在FLOATING中描述的scan cell则是可以reorderable的，包括head and tail scan cells；
如果不想ICC做scan reorder时动到head tail scan cell的话，可以手动调整scan def如下

也就是说将START和STOP设置为head scan cell的Q pin以及tail scan cell的SI pin；
或者通过下面的命令行实现
set_scan_path my_chain1 -head_elements {Z_reg[0]} -tail_elements {Z_reg[7]}

Clock Mixing

Design中可能会出现多个clock，所以scan chain可能由多个clock domain的scan cell组成，如下图所示

上图中的scan chain被分成了两个stub chain，分别属于两个clock domain，可以发现，两个clock的交接处有LOCKUP latch，分别是两个stub chain的STOP和START；
这时也可以通过set_scan_path来指定head tail elements；

什么时候需要scan def？
答：
1、如果Scanchain 即没有clock mix 也没有clock edge mix 也没有其他要特殊处理的东西，不读ScanDEF 也可以；
2、如果Scan chain中有clock mix或者clock edge mix，则需要读入Scan DEF；

Single-clock domain

对于单一clock domain的scan chain无需读入scan def；

clock edge mixed

clock edge mixed的情况是指scan chain中包含同一个clock domain的正负沿触发的scan cell，如下图所示

这里需要注意的是，负沿触发的scan cell应放在scan chain的前半段，正沿触发的scan cell放在chain的后半段，如果要将正沿触发的寄存器放在负沿触发的寄存器前面，则需要在rise edge->fall edge 过度的两个寄存器之间插一个lockup latch, 否则在做scan shift 时会漏掉一个周期；
原文链接：https://blog.csdn.net/vivid117/article/details/103856361

Multiple clock domain with data lockup

对于有clock mix或者clock edge mix的scan chain，为了解决hold问题，会在跨clock domain的边界处插入lock up latch，如下图所示

其中，LU就是lockup latch，在这个scan chain的clk1和clk2交界处插入；

Scan Reorder

首先看为什么要做scan reorder，如下图所示

这样的scan chain中scan cell之间的连线太长，可以称之为detour，很占用绕线资源，所以后端工具会重新连接scan cell，如下图所示
（这里的重新连接，改变的知识SI与SO之间的连接关系）

再看下面的例子
首先是做scan reorder之前的连接关系

虚线方框内的是要做reorder的scan segments，做完scan reorder后，效果如下

被方框圈住的out_reg_4和u_buf就类似一个整体一样，位置重新进行了排列，scan def的描述也会发生变化

Formal Issues

首先是RTL-to-Gate的Formal Issues，由于lockup latch是工具插入的cell，在原来的RTL中并不存在，所以Formality对于Lockup latch会做特殊处理；
首先，工具会检测design中名字带LOCKUP的latch，然后把这些latch分为两类：
1、Lockup latch fanout为register；
2、Lockup latch fanout为primary output或者blackbox的input；
对于第一类的Lockup latch，由于Latch的Q pin接的是register的SI pin，如下图所示

由于我们设置了scanenable为0，而latch的fanout为register的SI pin，这个SI pin是不做equivalent check的（SI pin不是compare point），，所以导致这个latch变为unread状态（工具无法读取这个lockup latch的输出值）；
工具也就默认不对这种类型的latch做equivalence check了！

对于第二种的latch，就不同了，如下图所示

由于blackbox的input是一直作为compare point的，而这个latch的fanout为blackbox的input，就导致这个latch不再是unread状态了，工具需要根据lockup latch的Q pin输出来决定blockbox的input值；
这时候工具会对这个lockup latch做equivalence check，这时候就会导致一个问题：
Lockup latch也变为compare point，如果工具做了scan reorder，那么lockup latch的input fanin发生了变化，这就会导致lockup latch的failing verification！

怎么避免这个问题呢？
答：
我们对blackbox的输入设置如下
set_dont_verify $ref/bbox/si0 -propagate
使用选项propagate，使得工具不会对lockup latch做formal verification！

同理，对于连接至primary output的lockup latch的原理也基本一致！