基于DMSA的快速hold修复

摘 要： 采用基于分布式多场景的时序分析方法，在此基础上设计不影响建立时间的保持时间违规的快速修复方案。通过在时序签核工具PrimeTime里构建覆盖所有模式和工艺角的多场景环境，结合PrimeTime的快速时序修复命令和脚本，实现不影响建立时间违规的前提下用尽量少的缓冲器快速修复保持时间违规。基于UniCore的实验显示，这种方案大大加速时序违规修复，节省静态时序分析的时间。

关键词： 静态时序分析；多场景分析；保持时间；快速ECO修复

中图分类号：TN402 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0220033－01

0 引言

工艺节点达到65nm甚至更小时，芯片签核的工艺角众多[1]，芯片的工作模式多样[2]。场景（scenario）就是在特定的工艺角下对特定模式的分析[3]。每个场景下芯片的工作状态都要作分析，因此静态时序分析（STA）的复杂度与难度越来越大：必须运行多个或多次PrimeTime（PT）；必须分析大量的报告；保持时间（hold）违规时，怎样在不影响建立时间（setup）的前提下快速修复hold违规。快速有效地解决这些问题而使芯片顺利快速地流片是个急需解决的问题。

1 DMSA

DMSA提供了有效的解决方案来分析多个PT（场景）的分析结果。它通过创建多个场景，提供了便捷的时序分析及时序修复的环境，只需要通过单个的主PT就可以分析多个场景。DMSA里的每个场景都可以进行PT的完全分析。

主进程是一个运行在DMSA主模式的独特的进程，它能够控制从进程，向从进程命令并且收集它们的数据，允许通过单个的用户接口来对所有场景实施分析。终端从进程就是被主进程控制的远程PT进程。它是由主进程产生的，完成主进程给予的任务。

2 基于DMSA ECO命令与脚本相结合的修复hold方案

2.1 DMSA环境的构建及分析

Synopsys的技术文档[4]详细介绍了DMSA的启动、配置及场景的创建及分析方法。

2.2 DMSA与命令结合的快速时序修复

STA阶段修复hold违规时，如果uffer的位置不当，会导致某些场景下的关键路径上发生setup违规。将DMSA与PT的命令fix_eco_timing结合起来，在选择合理参数设置条件的情况下，将选择最优的节点（插入的缓冲器最少）来修复hold违规，同时不会产生setup违规和DRC问题[4]。

2.3 基于DMSA的脚本

DMSA与fix_eco_timing结合修复hold违规的方法存在缺陷，当某些路径存在hold违规，同时该路径中的所有节点setup裕量都很小时，需要反复调节fix_eco_timing的setup裕量值才能寻找到最优节点将这些hold违规修干净。对于setup裕量很小的路径而又存在hold违规的情况，提出了寻找setup裕量最大的节点uffer修复hold违规的方案。该方案将尽可能减小修hold时对setup的影响。

该方案也是基于DMSA在PT的环境中实施的，借助于Tcl语言实现。实现流程如下所示：

1）时序报告：在主进程下生成hold违规的报告，有hold违规则需要处理。

2）提取路径：在从进程中提取所有场景下需要处理的hold违规路径，每个终点取其违规路径中最差的一条。

3）提取节点：从进程中逐条取hold违规的路径，提取路径中所有方向为输入的节点，同时剔除起始端点。每个scenario中的一条路径的节点组成一个pathlist。一个scenario中所有pathlist组成一个scenariolist。最后将每个scenariolist传输到主进程中，在主进程中把重复的pathlist去除。

4）分析节点setup裕量：主进程中取一个pathlist，逐个搜寻在所有scenario中经过该pathlist的每个节点的路径，每个组取其setup裕量最差一条。比较单个节点在不同组路径的setup裕量，取裕量最小的那条路径，并记录下裕量。

5）寻找最优节点：根据记录的一条路径中的每个节点的裕量，作比较，寻找最大的裕量，记录下该节点，此节点即为这条路径的最优节点。

6）筛选：将得到的最优节点存储在一个新的列表pinslist中，每生成一个新的最优节点都要与pinslist中的元素对比，一旦发现是重复节点，则不加入。去重之后，判断新增节点与已经存在的节点是否出现在同一条路径，如是则去除。

7）uffer：主进程下从pinslist中依次选择节点，uffer。

8）重复之前的步骤，依次处理剩余的hold违规路径，直至所有hold违规都修干净。

3 实验与分析

实验的硬件环境为48核CPU及256G内存构成的HP服务器一台，STA软件采用 Synopsys公司的PrimeTime。脚本的编写借助于Tcl语言。实验用例为北大众志的UniCore，设计采用TSMC的TCBN65LP工艺。总计创建25个scenario，每个scenario分配一个CPU。

实验数据如表1所示，其中第1次到第4次迭代均采用了ECO命令的方法，第5次迭代中的第一次PT内部迭代使用了命令修复，setup裕量很小而hold违规仍然没修干净，于是第二次使用了脚本修复。

4 运行时间仅指PT中修hold时间和时序更新时间之和

表1中，经5次迭代后，所有hold违规均已修干净，而且没有产生setup违规。采用这种基于DMSA的快速hold修复方案在PT中修hold的时间都是分钟量级的，即使存在大量违规时，该方案仍然可以在不超过3小时的时间内几乎完全修干净。这在长达数周甚至数月的芯片设计中所占的时间是完全可以接受的。尤为重要的一点是，该方案不会因为修复hold违规而产生降频的影响。

5 结束语

本文在采用DMSA的基础上运用PrimeTime的ECO命令，灵活设置参数选项，并针对命令的缺陷用脚本加以完善，设计了优化的时序修复解决方案，

实现了芯片设计STA过程中不影响setup的hold违规的快速修复。在繁琐的STA过程中，这种方案大大地降低了hold违规修复的难度，节约了STA时间，减少了插入的冗余单元的数目。

参考文献：

[1]胡明明、王小力，SoC芯片可测试性设计策略的实现研究，电路与系统学报，2011.4.

作者简介：

叶将（1986-），男，硕士研究生，研究方向：SoC芯片数字后端设计。