两种timing分析模式—GBA与PBA简单梳理

今天想来聊一聊STA相关的内容。GBA和PBA是在做STA分析的时候的两种分析模式，在PrimeTime里是这么命名的，在Quantus（cadence家的STA工具）里面好像是别的名字，但实质内容是一样的。我就简单梳理一下这两种模式到底是什么。

GBA全称为graph based analysis，是工具默认的分析方式。它是说工具在从lib中读取cell的delay的时候，永远是读取由最差transition产生的delay。

Transition又可以叫slew，是指信号跳变所需的时间，rise transition一般会定电压从10%到90%的时间，fall transition一般是90%到10%的时间。最差transition是什么意思呢？

实际上电路在工作的过程中，一个cell收到的input transition是由前一级cell影响的，如果前一级cell的输入有多个，不同pin的输入所带来的output transition会有所不同。

举一个简单的例子，一个二输入与门后面接了一级buffer，与门的input有A,B,输出Z，假设原来AB都是1，Z是1，当A从1变成0，B不变的时候，Z的transition假设是10ps，而当B从1变成0，A不变的时候，Z的transition可能不是10ps，可能是5ps。

而读取后一级buffer lib的时候，是需要查input transition & output load那个二维表的，10ps和5ps所带来的delay是不一样的。这样工具就会疑惑，我在算这个buffer的delay时，到底用前一级带来的哪个transition呢？而我们的GBA模式，就是总是用最差的transition，10ps。

假设某条timing path是经过B pin的，尽管对这条path来说，后一级buffer实际上应该用B所带来的5ps的transition，GBA模式下还是会用10ps。

可想而知，这样的分析模式速度会比较快，它可以在timing分析之初就把所有cell的delay都算好，哪条path经过什么cell直接拿现成的结果就行了。

但是GBA的结果较为悲观，可能有些path产生了violation，但实际芯片工作时这条path上的transition不可能是另外那个更大的值的。这样的悲观我们是需要剔除掉的，因此引入了PBA的概念。

了解了GBA，PBA也就很好理解了。PBA是path based analysis，指的是我要分析哪条timing path，就用这条timing path的transition来查cell的delay。对应上面的例子，如果用PBA模式就会用B的5ps来算buffer的delay值了。这种算法时间复杂度大大提高，但结果更为精确。

GBA和PBA都有其存在的意义。我们在做STA分析的时候，首先都要快速做一遍GBA，如果没有任何violation，那做PBA肯定也会没有violation，timing可以确保clean。

而如果有violation，我们会再诉诸于PBA，但是也不必再分析所有的timing path了，只需要分析那些GBA模式下产生violation的path即可。

如果这些path在PBA模式下都pass，那我们同样可以确保芯片timing clean；如果这些path在PBA模式下还遗留几条有violation，那么这几条就是我们真正需要去修的。

这其中蕴含了一种很朴素的思想：首先用比实际更苛刻的标准快速筛选数据，再用实际的标准来筛选上一轮的数据，这样可以大大提高筛选效率。

在primetime中pba模式还有path与exhaustive的区别。Path是指重新计算指定的最差path，exhaustive是要重新计算所有产生violation的path。这就不展开讲了，因为我觉得path没什么用，一般项目都会用exhaustive模式。