时序分析之useful skew的作用分析

今天要介绍的时序分析基本概念是skew，我们称为偏差。由于时钟到每个寄存器的路径延迟不一样，造成信号到达clock pin的时间也不一样，我们把时钟信号到达不同寄存器的时间偏差称为skew。一直以来，Skew都是衡量时钟树性能的重要参数，传统CTS的目的就是为了减小skew。

Skew的类型分为很多种，根据clock和data path的方向，skew可以分为positive skew和negative skew。如下图所示：

对于positive skew，clock和data path在相同方向上。反之对negative skew来说，clock和data path在相反方向上。那它们对我们的design有什么影响呢？我们来看一下setup和hold的计算公式：

我们可以得到以下结果，

对于positive skew来说，它可以减少T的时间，相当于提升芯片的performace。但是它的hold时间会变得更加难以满足

对于negative skew来说，它的hold时间更加容易满足，取而代之的是，它会降低芯片的性能。

还有另外一种skew的分类方法，是我们更为常见的，根据时钟域以及路径关系，skew可以分为global skew，local skew，interclock skew。

Global skew是指，同一时钟域，任意两个路径的最大skew 。如下图所示，注意是任意两条路径，不管是不是timing path，都会算作gloabl skew计算的对象。CTS时，工具更关注的是global skew, 会尽可能地将global skew做小。

Local skew是指，同一时钟域，任意两个有逻辑关联关系的路径最大skew 。这边需要注明，必须是存在逻辑关系的path才会计算local skew，也就是说必须要是timing path。如下图所示，我们在分析timing的时候，更多地是关注local skew。

interClock skew是指，不同时钟域之间路径的最大skew，如下图所示：

另外还有一种比较特使的skew，就是现如今用得较多的useful skew，我们称为有用偏差。一般来说，skew会恶化timing结果，但如果合理使用，那skew也可以起到修复timing的作用，从而提高设计的频率。

如下图：时钟周期为4ns，各时钟路径延迟如下：可以看到有一条路径的slack为-1ns，说明这条路径违规。可以看到与这条路径相关的skew是t3-t2= -1ns。

下面我们利用useful skew向前面一个slack比较充裕的路径（slack=2ns）借用1ns的时间，这样两条path都meet了时序要求。如下图：

这就是useful skew的作用，可以向前，或者向后借time来修正violation。