每日學習:深度好文 | 一個考慮了Scan、Boundary Scan、分頻時鐘、門控時鐘的CTS的分析設計示例(含腳本)

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作者稱謂：Horizon

個人介紹： 愛生活愛分享，更愛探索IC設計的美

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在研究生階段學習了一些DFT的東西，在自己的設計中做了DFT：Scan、Boundary Scan，由於當時沒有安裝Tessent，工藝比較新，不支持以前的mbistarchitecture，因此沒法做mbist；設計中有一個主時鐘它的2分頻時鐘，此外還有DFT的時鐘；在提高Coverage和做CTS階段遇到了很多問題，在此分享一些CTS的解決思路。主要是最近比較忙，所以把自己封印已久的筆記拿出來曬一曬，還有好多腳本分享喲。

時鐘網絡中含有2分頻網絡，並需要做DFT scan chain，Skew有何特殊，該如何處理Skew呢？

如果採用一般的策略，先做Function scenarios裡面做Function的clock tree，然後激活Scan scenarios，做scan chain的clock tree。那麼會得到下面的結果：

從圖中可以非常清晰的看出，insertion delay小的都是集中在fclk時鐘域的CK pin，而insertion delay非常大的則集中在：

可以看到是clk2二分頻時鐘域的。因此貌似這兩個時鐘域沒有進行balance。

正常情況下，在沒有做scan的CTS時，在function下報告一下時鐘skew：

由於在function的scenario裡面設置了如下的balance，所以兩個時鐘域是已經balance的，所以得到了如上圖所示的結果。可是，由於又做了scan chain的CTS，所以使得上面兩個時鐘域的時鐘樹發生了變化。

>set_inter_clock_delay_options-balance_group 「fclk clk2」

>report_inter_clock_delay_options#報告進行balance的clock group

>clock_opt -only_cts-no_clock_route -inter_clock_balance

 

正確的策略應該是先function做CTS，然後將它們的clock tree設置為dont_touch，然後去opt scan chain相關的clock tree。

#激活function scenarios，並關閉scan相關scenario的cts_mode

set_scenario_options -scenarios [get_scenarios FUNCTION*]

-cts_mode true -cts_corner max

set_scenario_options -scenarios

[lminus [all_scenarios] [get_scenarios FUNCTION*]]

-cts_modefalse -cts_corner none

report_scenario_options -scenarios [all_scenarios]

 

set clock_opt_cts_cmd"clock_opt -only_cts -no_clock_route"

if {!$DFT &&[get_scan_chain] == 0} {lappend clock_opt_cts_cmd -continue_on_missing_scandef}

if {$ICC_CTS_INTERCLOCK_BALANCING&& [file exists [which $ICC_CTS_INTERCLOCK_BALANCING_OPTIONS_FILE]]}{lappend clock_opt_cts_cmd -inter_clock_balance}

if {$ICC_CTS_UPDATE_LATENCY}{lappend clock_opt_cts_cmd -update_clock_latency}

if {$ICC_CTS_SELF_GATING}{lappend clock_opt_cts_cmd -insert_self_gating}

echo $clock_opt_cts_cmd

eval $clock_opt_cts_cmd

 

optimize_clock_tree -clock_trees{fclk tck clk2}

      -search_repair_loop8

      -operating_conditionmax

      -routed_clock_stageNone

 

#設置function的clock tree為dont_touch

嘗試1:：設置set_clock_tree_exceptions -dont_touch_subtrees

[get_pins {fclk_block/Ctck_block/C}]發現完全不管用，clk2的insertion delay還是變大了很多，說明clk2還是會被touch

-dont_touch_subtrees dont_touch_pin_collection

Specifies a collection of inputpins that the set_clock_tree_exceptions command  is to set asdont_touch_subtree pins.

 

嘗試2：之前可能在dont_touch_subtrees裡面忘記把分頻時鐘寄存器的Q寫進去了，導致clk2的時鐘樹被改動了。所以進行如下設置：

set_clock_tree_exceptions-dont_touch_subtrees

[get_pins{fclk_block/C */clk2_reg/Q tck_block/C}]

發現仍然不管用，clk2還是會被touch

 

嘗試3：能在版圖中看到每條net的名字，屬於哪個時鐘域，上面都會給它打上相關時鐘的標籤，或者選擇一個cell右鍵找到property-net name也可以看到：

所以可以嘗試將這些nets設置為dont_buffer：

set_clock_tree_exceptions-dont_buffer_nets

[get_nets{*fclk* */clk2* *tck*}]

#然後激活scan相關scenarios，關閉function cts_mode:

 

set_scenario_options -scenarios[get_scenarios SCAN*]

-cts_mode true

-cts_corner max

set_scenario_options -scenarios

[lminus [all_scenarios] [get_scenarios SCAN*]]

-cts_modefalse -cts_corner none

report_scenario_options -scenarios [all_scenarios]

current_scenario SCAN_WCL_CW

 

clock_opt -only_cts-no_clock_route

 

optimize_clock_tree -clock_trees{tclk}

      -search_repair_loop8

      -operating_conditionmax

      -routed_clock_stageNone

 

report_clock_tree -summary-scenarios [all_scenarios]

發現有一定效果，可是某些clock經過ICG之後時鐘名字就發生了改變，不再是{*fclk* */clk2**tck*}了，所以他們還是發生了改動：

  

嘗試：

set_scenario_options -scenarios

[get_scenarios FUNCTION*]

-cts_mode true

-cts_corner max

set_scenario_options -scenarios

[lminus [all_scenarios] [get_scenarios FUNCTION*]]

-cts_mode false

-cts_cornernone

report_scenario_options -scenarios [all_scenarios]

  

set clock_opt_cts_cmd "clock_opt -only_cts -no_clock_route"

if{$ICC_CTS_INTERCLOCK_BALANCING && [file exists [which $ICC_CTS_INTERCLOCK_BALANCING_OPTIONS_FILE]]} {lappend clock_opt_cts_cmd -inter_clock_balance}

if {$ICC_CTS_UPDATE_LATENCY} {lappend clock_opt_cts_cmd -update_clock_latency}

if {$ICC_CTS_SELF_GATING} {lappend clock_opt_cts_cmd -insert_self_gating}

echo $clock_opt_cts_cmd

eval $clock_opt_cts_cmd

 

optimize_clock_tree -clock_trees{fclk tck clk2}

      -search_repair_loop20

      -operating_conditionmax

      -routed_clock_stageNone

 

report_clock_tree -summary-scenarios [all_scenarios]

結果：

set_clock_tree_exceptions -dont_touch_subtrees

[get_pins {mimo_inst/U262/Z */clk2_reg/Q tck_block/C}]

current_scenario FUNCTION_WCL_CW

report_clock_tree-clock_trees fclk

用下面的命令再試試：

set_clock_tree_exceptions -dont_touch_subtrees

[get_pins {mimo_inst/U262/Z */clk2_reg/Q mimo_inst/U261/Ztck_block/C}]

實現後生成的報告如下：

在SCAN下看insertion delay的分布圖：

可見，該方法是有效的。時鐘經過MUX之後，應該就斷掉了，必須在MUX之後也設置dont_touch_subtrees才能保證不被觸碰。

雖然在MCMM腳本中為MUX定義了set_case_analysis，但是dont_touch卻並沒有通過MUX往下傳遞，原因應該是sdc中定義了：

set_ideal_network -no_propagate  [get_ports fclk_pad]

set_ideal_network -no_propagate  [get_ports tck_pad]

因此dont_touch屬性並不會往下傳遞。

 

總結：經過嘗試之後最終採用的方法是，先激活Function的scenarios，做Function的clocktree。然後，將前面的function的tree全部設置為dont_dont_subtree，這裡需要注意的是他們在經過MUX之後dont_touch屬性便中斷了，因此在MUX之後也需要進行設置dont_touch_subtree。然後只激活跟scan相關的scenarios，用opt的方式來添加scan相關的clock tree。而Boundary scan相關的tree可以直接和Function相合併。

還有一個需要注意的是，由於進行了分頻，二分頻的那個寄存器的clk端在Function mode下是non-stoppin，而在Scan mode下卻是stoppin/sync pin，這是矛盾的。如果也將它包含在時鐘樹中，那麼在它這裡會有很大的skew。有工程師說，它可以直接從掃描鏈裡面剔除掉。上面我沒有採用這種方法，我也將它串入了掃描鏈，在CTS之後用CCD來修復相關的時序問題。

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