静态时序分析-OCV和time derate

基础概念

OCV(on-chip variation) 是指在同一个芯片上，由于制造工艺和环境等原因导致芯片上各部分特征不能完全一样，从而造成偏差，对时序分析造成影响。这些偏差对互连线和cell的延时都是有影响的。 由于 OCV 对时钟和数据路径的影响可能不同，时序验证可以通过使发射和捕获路径的 PVT 条件略有不同来模拟 OCV 效应。 STA 可以通过**降额（derate）**特定路径的延迟来包含 OCV 效应，也就是说，通过使这些路径更快或更慢，然后使用这些变化来验证设计的行为。单元延迟或线延迟或两者都可以降额以模拟 OCV 的影响。

time derate（时序增减因子），在芯片生产过程中，由于刻蚀，不同点的温度，金属不均匀，串扰，晶体管沟道长度等影响因素，导致片上各个位置单元延迟不一样。因此我们需要一个缩放因子来让设计更加严格。
timing derate 是计算OCV的一种简单方法，在某单一条件(BC-WC)下，把指定path的delay放大或者缩小一些，这个比率就是derate。
best-case worse-case简称BCWC mode。
需要注意的是：考虑time derate需要在某个单一条件下，比如说BC或者WC条件下，把指定path的延迟再放大或者缩小一点，要么是BC，要么是WC，不要把BC和WC混在一起，再OCV，那样太过于悲观。

分析模式

静态时序分析工具提供的3种分析模式分别是：

• single_mode
• BC-WC
• OCV mode(AOCV, POCV)

如下图，BC-WC模式下，setup check的检查都在worst-case下计算，而hold check的检查都在best-case下计算

如下图，OCV模式下，setup/hold check的检查在worst-case/hold check下有交叉，具体分析流程见下面介绍。

如何选取path?

对于setup Analysis:

• Launch lock : late path
• Data path : late path
• Capture clock : early path

对于hold Analysis:

• Launch lock : early path
• Data path : early path
• Capture clock : late path

建立时间的OCV分析

数据到达时间 即data path和launch clock path需要使用-late 选项，使得路径变慢
数据要求时间 即capture clock path需要使用 -early 选项，加快路径延迟
setup check一般工作在WC PVT条件下，因此不需要在late path 上，即lauch clock path以及data path上再加time derate, 因为在WC条件下，launch clock path 以及data path上的延迟已经是所有条件下最差的delay了，没有必要再加大延迟，但是WC条件下capture clock path 上的delay肯定不是最小的，因此需要加快。
所以上面的timing path做setup check，time derate只需要这样设置：

set_timing_derate -early 0.9
set_timing_derate -late 1.0

对于不同工艺，derate数值一般由实际工程经验总结而来

launch clock path = （1.2+0.8）*1.0 = 2.0

max data path = 5.2 * 1.0 =5.2

capture clock path = (1.2 + 0.86) *0.9 = 1.854

所以最小时钟周期 T = 2.0 + 5.2 -1.854 + 0.385= 5.731

可以看出timing derate以后，会降低整个design的工作频率

保持时间检查的OCV

如果芯片上的PVT条件不同，则当发起时钟路径和数据路径具有导致延迟最小的OCV条件(即最早的发起时钟)，且保持时钟路径具有导致延迟最大的OCV条件(即最晚的捕获时钟)时，保持时间检查的最差情况就会发生。

数据到达时间 即data path和launch clock path需要使用-early 选项，使得路径变快
数据要求时间 即capture clock path需要使用 -late选项，使得路径变慢
实际上Hold check一般在BC条件下，因此，launch clock path与data path不需要再进一步减小delay，因为已经是最小delay,但是BC条件下的capture clock path需要derate，可以使用如下设置

set_timing_derate -early 1.0
set_timing_derate -late 1.2
Launch clock path = 0.85 * 1.0 = 0.85
Min data path = 1.7 * 1.0 = 1.7
Capture clock path = 1.0 * 1.2 = 1.2
slack=0.85+1.7-1.2-1.25=0.1