一寸Timing一寸金，寸金能买寸光阴——CCD

上次我们简单介绍了一下CTS里面的一些基本概念，随着工艺尺寸的越来越先进，现在大家都热衷于都流行采用useful skew去修timing。 传统的balance的clock tree已经不怎么受待见。提到useful skew，就有必要介绍一下CCD，全称是Concurrent Clock Datapath，并行优化clock和data path。这对习惯于以前传统CTS做法的童鞋来说是一个全新的概念，有很多不同的地方。下面我简单介绍一下这种新技术的概念，希望大家看完能了解它为什么叫做Concurrent Clock Datapath吧~

我们知道clock的Timing分为两种模式，ideal clock和propagated clock。CTS之前并没有clock, 因此我们需要建立一个ideal的clock，这时从clock端口到寄存器CK端口的network  delay来自sdc中的set_clock_latency设置；做完CTS，并且update好IO latency之后，我们的clock就会自动的转换成propagated的clock，这时network delay就是实际时钟互连线网络的RC extraction算出来的delay。

在一个实际设计中，clock起始于ideal模式，并以propagated模式结束。如下图所示：

对传统的flop to flop之间的电路，setup和hold time需要满足以下两个条件，如下图所示：

L和C分别代表Launch和Capture clock path上的delay. Gmax和Gmin代表logic path上的最大和最小delay. 对ideal clock来说，它假定launch和capture clock path上有相同的delay，也就是L=C，这时，上诉两个公式就简化成：

Propagated clock

setup: L+ Gmax < T + C

hold: L+ Gmin > C

Ideal clock 

setup: Gmax < T 

hold: Gmin > 0

这样问题就变得很简单，Gmin>0是一个永远成立的条件，在这个model下面，我们只需要保证logic path上的最大delay，也就是critical path上的delay比时钟周期快就行。根据这个条件，于是就出现了，传统CTS的目的是使得时钟树的L=C，如果能实现，那么propagated clock timing就会匹配ideal clock timing。 

当一个时钟树有n个sink以后，我们就需要引入"skew"的概念。如下图所示：

在引入skew概念后，完全balance的时钟树就很难做成，clock skew变成各个flop之间的Launch和capture clock path的最大差值。

Propagated clock

setup: Gmax < T - (L-C)

hold:  Gmin > C - L

Ideal clock 

setup: Gmax< T + skew

hold: Gmin > skew

因此，传统的CTS目标就是减小clock skew。如果能实现较小的skew，那么ideal和propagated clock就能保持一个较高的相似度。

那究竟skew是不是越小越好呢？这个我觉得是case by case的问题。但是，通过减小clock skew来实现ideal和propagated clock收敛的做法已经不适合现在深纳米的设计了。由于OCV, clock gating, 以及clock的复杂性等因素导致两者之间有很大的clock timing gap，实现balanced的L和C几乎变成一个不可能的目标。而CCD就放弃了这种减小clock skew的方法，而是将CTS和postCTS的timing optimize集合为一体，在优化data path的同时进行clock path的优化。根据timing情况自动调整时钟树各点的延迟，以达到合理利用skew来优化timing的目的。

下图显示了传统CTS与CCD两种不同的概念原理。正如我们前文所说，传统CTS以减小skew作为目标，在build clock tree的过程中忽略掉了data path。而CCD的clock tree建立在data path的timing基础上，在propagated timing中，以meet setup和hold timing为主。

当然，虽然CCD和传统CTS的工作原理不一样，但他们的使用流程是一样的。分为以下三部曲。

在传统的CTS中，

第一阶段：clock_opt -to build_clock，主要在生长时钟树，并且做inter clock的balance，目的是为了减小skew。

第二阶段：clock_opt -from route_clock -to route_clock，主要是连接clock net，并且update io latency。

第三阶段：clock_opt -from final_opto，主要是做data path的optimization来修复timing。

而在CCD的flow中，命令一样，但我们首先必须设置以下参数来enable flow

set_app_options  -name  clock_opt.flow.enable_ccd \

 -value  true

但CCD flow的三个阶段做的事情与传统CTS flow有所区别。

第一阶段：主要也是在生长时钟树，并且做inter clock的balance，但目的是为了提高setup和hold的timing。

第二阶段：这个阶段做的事情一样，主要是连接clock net，并且update io latency。

第三阶段：这个阶段区别最大，主要是同时优化data path和clock path来修复timing。

CCD与传统CTS的区别介绍就到这了，下次介绍更多相关useful skew的内容，敬请期待~~