Ispatial | Early clock Flow

Genus Ispatial flow 自2019 年推出以来，广受客户青睐，AE 们接客接到腰酸腿软颈椎弯。Ispatial flow 除了跟Innovus 更好的correlation 之外还有两大特点，其一是CRR: Critical region restructure, 也就是逻辑重构；其二就是Early clock flow, 为了知其然老驴研读了几天Early clock flow, 今天以一篇appNote 为参考，做个学习小结。

Early Clock Flow 是个啥？

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Early Clock flow 是前几年Innovus 中的一项技术革新，其呈现是在Placement 的时候做clock tree; 其思路同样是『早发现早治疗』；其做法是在place_opt_design 时调用CCOpt 的fast clock tree clustering 来build clock tree; 其好处大致有二：其一是可以及早看到CTS cell 对congestion 的影响， 其二是可以及早精确看到ICG 相关的timing. Early Clock flow 自面世以来已经过上千个设计的检验，虽然Early Clock flow 跟设计强相关，但是对大部分设计都大有裨益，尤其是时钟简单的高性能核。此外Early Clock flow 跟CCOpt 的useful skew 相结合可以进一步改善PPA.

Early Clock Flow 怎么用？

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因为Early Clock Flow 是在place_opt_design 中调用fast CCOpt CTS clustering, 所以必须在place_opt_design 之前将CTS 的设置设上，如：

然后在place_opt_design 中将Early Clock Enable：

在Innovus 里做CTS 需要clock tree spec, 可以读入一个已有的spec 或用命令create_ccopt_clock_tree_spec 创建一个spec. 如果没有读入也没有创建spec, Innovus 在place_opt_design 的时候会自己创建一个spec 并且在place_opt_design 结束时将其删除。在log 中可以找到如下信息：

如果db 中已有了spec 则会在log 中找到如下信息：

place_opt_design 创建了CTS spec 之后，先会做一次global placement, 然后build clock tree. 在log 中找DAG (Directed Acyclic Graph) 可得到：

• Number and type of buffers and inverters used for the clock tree
• Clock tree wire lengths for top
• trunk and leaf nets
• clock net violations
• skew group summary together with its minimal, maximal insertion delay, skew, skew targets

Clock Tree build 好之后，工具会在如下步骤间多次迭代：

• incremental placement
• timing optimization
• useful skewing
• congestion repair
• power optimization

在log 中会看到如下信息：

Early Clock Flow 结果呈现

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如果enable 了Early Clock Flow 在place_opt_design 的log 中会找到许多跟CCOpt 相关的信息，在place_opt_design 结束时会将useful skew advancing 和Delaying 的信息写到log 中，也可以用report_ccopt_pin_insertion_delays 报出相应信息。

如果同时enable 了Early Clock Flow 和Useful Skew, place_opt_design 结束时会生成一张如下的summary table:

同样可以在log 中找到insertion Delay 的信息：

如果enable了 Early Clock Flow, place_opt_design 之后report timing 展开clock path 会看到在clock path 上已经有了真正的clock tree cell. 但是由于clock network 是ideal 的所以在timing report 中看到的clock cell delay 都是0. insertion delay 会用命令set_clock_latency 以latency 的形式写到下面文件中：

<DB>/mmmc/views/<view>/latency.sdc

如果enable 了Early Clock Flow, 在ccopt_design 之前不要做reset_cts_config 或reset_ccopt_config, 否则前面的insertion delay 值会被删掉。Innovus 读入latency.sdc 后，会将set_clock_latency 转化成命令set_ccopt_property insertion_delay. 但是需要注意的是，在set_clock_latency 命令中，负值表示往前推clock, 正值表示往后推clock; set_ccopt_property insertion_delay 正好相反，负值表示往后推clock，正值表示往前推clock, 其对应关系是：

ccopt_design 会将place_opt_design Early Clock Flow 中插入的clock tree cell 都删掉，并重新build tree. 如果在run ispatial flow 时enable 了Early clock flow, 在Innovus 中不论是netlist handoff 的full place_opt_design 还是db handoff 的incremental place_opt_design 都不会删掉前面build 的clock tree cell, 数据交互同样是用set_clock_latency.

举个栗子

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这是一个简单的设计，这个设计没有congestion 问题，但是有ICG timing 的问题。

• run1 without Early Clock Flow

• run2 with Early Clock flow

place_opt_design 之后可以用clock tree debugger (CTD) 来显示clock tree 及insertion delay.

最后一点

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在Ispatial flow 里除了Early Clock Flow 也有useful skew 的控制，useful Skew 在place_opt_design 中默认是开启的，可用如下变量控制：

Early Clock Flow 跟useful skew 是相对独立的。

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驴说IC