STA series --- 8.Timing Verification (PARTII)

本篇内容，基于阅读J. Bhasker • Rakesh Chadha著作《Static Timing Analysis for Nanometer Designs》后进行的总结以及自己的观点和感想，如有不正确的地方，还请指点。读者有微电子基础将更好理解内容。（图片内容绝大部分直接引用书中）

本章节介绍STA check中各种timing相关的check。本节主要介绍false path/半周期检查/recovery/removeal check

前面有做过介绍，timing path一共分为4类，i2reg, reg2reg, reg2o,i2o,其中大量的检查应该是reg2reg。对于reg2reg的timing检查项又分为很多种，其中setup/hold check最为常见。

3. false path

在STA中，只要存在timing arc ，且相应的clock有正常流过，那么就会有timing path ，但是有些timing不是我们期望看的，比如可能是跨clock domain的。可能刚好因为满足timing check的必备条件，因此有了这条path，但又有很大的vio。这个时候可以通过false path的形式给拿掉。设置false path可以有多种方法，clk和clk之间设置，CK到D端设置，到reg设置，through某个cell/pin的设置。Through这个选项用的时候是需要谨慎的，因为一旦thr了某个pin/cell设置了false path，那么经过这个cell/pin的所有的timing都不会检查。False path的设定，一方面可以减少不必要的timing优化，另一方面，减少eco的effort

set_false_path –from CLK1 –to CLK2
set_false_path –from reg1/CK –to reg2/D
1
2

4. 半周期路径

所谓半周期的路径，起始就是半周期检查，对应的是前后两个reg的CK端口clock反相的情况。这种也分为两种情况，一种是正沿触发reg到负沿触发reg，另一个则相反。

4.1 沿触发到负沿触发

如上图所示，红色框框内，UFF4到UFF5为正沿触发到负沿触发的check，对应的波形如下图所示。Setup check，launch clock起始点为0，capture clock起始点为6，这个时候setup check有6ns的时间要求。对于hold，capture沿理论上应该是setup 沿超前挪一个周期，但是这样就挪出了波形，同理可以把launch clock朝后挪一个周期，因此launch clock起始点为12ns，capture clock为6ns。

4.2 负沿到正沿触发

本节第一张图中的绿色框框，对应负沿到正沿触发的check，对应的波形如下图所示
关于setup/hold的分析方式和正沿到负沿类似。对于setup，launch clock起始位置6ns，capture clock位置12ns。对于hold来说，launch clock起始位置为6ns，capture clock位置为0ns。

从timing上来看，这样的timing无论是对setup还是对于hold都有很好的裕度，能够较好的保证STA。关于这种半周期的检查，遇到比较多的情况如下：
1） 对于scan chain中跨clock domain的情况，往往会在chain中间插入负沿的latch（前提是chain上reg都是正沿触发，一般都是这样）从而防止跨clock domain的reg原本skew太大导致hold出现问题。
2） 另外对于design输出端口的reg，往往也期望是一个负沿的reg，因为这样到另一个design时候，就会是负沿到正沿的reg的check，这样hold天然满足了。

5 Recovery/Removal timing check

无论是recovery还是removal，都是异步信号的无效时刻和有效时钟沿之间的关系检查。比如recovery代表在有效时钟沿来之前多久，允许reset信号变得无效，如果rst信号变无效与时钟沿来离得很近，那么可能这个时钟沿不会起作用。同理，removal指的是时钟沿来之后多久，rst才可以便无效。因为如果时钟沿来之后，立马reset变无效了，本身不期待起作用的时钟沿，可能起作用了。总结一下，recovery期望时钟沿能正常起作用，不受rst变无效的时刻影响，removal期望时钟沿能正常不起作用，不受rst便无效的时刻影响。接下来详细解释。

5.1 Recovery timing check

Recovery timing check和setup timing check非常类似，只不过setup check是在上升沿来之前要求数据就要到达，recovery check是上升沿来之前要求rst无效信号要到达。相应的recovery time在lib里面都有对应的描述

5.2 Removal timing check

Remove check和hold check非常类似，后者要求上升沿有效之后，数据保持一定的时间才能发生变化，前者要求上升沿有效之后，rst信号保持一段时间才可以变得无效。