数字IC设计中的分段时钟树综合

背景

为什么需要分段去做时钟树呢？因为在某些情况下，按照传统的方法让每一个clock group单独去balance，如果不做额外干预，时钟树天然是做不平的。

如上图所示，存在三种寄存器序列A、B（包括B1和B2）和C，这三种寄存器序列代表三种不同时钟树情景的寄存器。A是比较普遍的情况，就是时钟树信号通过时钟树单元从clock port送到寄存器的时钟pin；C是某个Macro（硬核IP或特定子模块）内部的寄存器，正常情况下工具无法识别到该寄存器，也无法将寄存器C的时钟和外部寄存器的时钟做平；寄存器B1和B2的时钟pin是图中Macro通过clock feedthrough（也可以叫时钟飞线）。

如果按默认设置去做时钟树综合，那么A和B的时钟将会做balance；但是C的时钟肯定做不平，因为从Macro的clock in pin到寄存器C的时钟pin之间的delay不可控且没被工具识别和考虑到。

所以为了将A、B和C的时钟树做平，必须采取分段长时钟树的方法。采用两步法，先做A和C的时钟树，A和C的时钟树做好后，就可以根据已经长好的时钟树上Macro的clock out pin之前的时钟树总延迟情况去对寄存器B的时钟树做针对性调整，最终就能将A、B和C的时钟树做平。

做寄存器A和C的时钟树

案例中时钟树使用innovus实现。

先将Macro的clock out pin到寄存器B1和B2之间的时钟树net设置为don’t touch，让做A和C的时钟的时候不要动到B1和B2，使用的命令是set_dont_touch_network。具体命令是：

set_dont_touch_network [get_pins B1/CK]

set_dont_touch_network [get_pins B2/CK]

再将Macro的clock in pin设为时钟stop pin，并将clock in pin到寄存器C的时钟pin之间的延迟（假设该值为delay1）标定到Macro的clock in pin上，这样工具就能将寄存器A和C的时钟做平。使用的命令是set_ccopt_property。具体命令是：

set_ccopt_property sink_type stop -pin macro/clk_in

set_ccopt_property insertion_delay -pin macro/clk_in $ delay1

然后开始做寄存器A和寄存器C的时钟树。

做寄存器B的时钟树

首先给寄存器B1和B2创建单独的skew group，因为这个时钟不是全局时钟树都要去做，而是单独去做寄存器B1和B2；也就是Macro的clock out pin到寄存器B1和B2的时钟pin之间的这一部分，这部分的时钟起点是Macro的clock out pin，所以就定义一个Macro的clock out pin为clock port的skew group，假设主时钟域的skew group叫做main_clock,使用的命令是create_ccopt_clock_tree、create_ccopt_clock_tree_spec和create_ccopt_skew_group。具体命令是：

create_ccopt_clock_tree_spec

create_ccopt_clock_tree -name from_macro_to_c -source macro/clk_out

create_ccopt_skew_group -name from_macro_to_c -balance_skew_groups main_clock

再将main_clock的时钟port到Macro的clock out pin之间的delay(假设为delay2)以clock source latency的形式标记到新创建的from_macro_to_c skew group的时钟起点(即Macro的clock out pin)上，具体命令如下：

set_ccopt_property source_latency $delay2 -clock_tree from_macro_to_c

再告诉工具长时钟树时将clock source latency考虑进去，具体命令如下：

set_ccopt_property include_source_latency -skew_group from_macro_to_c

然后开始长寄存器B1和B2的时钟树。

结果

最终三种寄存器之间的时钟树都做平了。