片上变化(on chip variation,OCV)概念学习

本文探讨了集成电路设计中的时序分析,特别是建立和保持关系在最坏情况下的考虑。时钟路径被分为最慢和最快路径以评估建立时间,并考虑片上变化(On-Chip Variation, OCV)带来的不确定性。OCV导致时序分析裕量减少,一些工具通过补偿公共段延迟差异来应对。此外,提到了时钟网络悲观效应降低的概念,用于修正时钟树延迟的不一致性。

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参考:《Contraining Designs for Synthesis and Timing Analysis》 3.8 On-Chip Variation

在这里插入图片描述

我们知道建立关系:
tlaunch+tclk2q+tC1+tsetup<tcapture+tcyclet_{launch} + t_{clk2q} + t_{C1} + t_{setup}< t_{capture} + t_{cycle} tlaunch+tclk2q+tC1+tsetup<tcapture+tcycle

要对上面的电路进行最最最悲观的情况下的建立分析,就要考虑数据路径(不等式左侧)的最大延迟,不等式右侧的最小延迟。

tclk2qt_{clk2q}tclk2qtC1t_{C1}tC1tsetupt_{setup}tsetup对于固定电路和器件是确定的。为了考虑时钟树的影响,则需要(A->B->F1.clk)按最慢的路径来考虑,而(A->C->D->F2.clk)按最快路径来考虑。

保持关系:
tlaunch+tclk2q+tC1<tcapture+tholdt_{launch} + t_{clk2q} + t_{C1} < t_{capture} + t_{hold} tlaunch+tclk2q+tC1<tcapture+thold

同理对于保持关系则相反,数据路径最快,所以(A->B->F1.clk)按最快的路径来考虑,而(A->C->D->F2.clk)按最慢路径来考虑。

片上变化(On-Chip Variation,OCV):对同一 network 的不同段进行的这种差异处理,可以覆盖到同一芯片不同部分上的任何变化情况。这种差异处理被称为片上变化。

这种片上变化减小了 STA 的裕量,因为时钟网络有一段路径是共用的,这段路径延迟应该认为是相等的。
所以有的工具会将片上变化应用到整段时钟网络(包括公用部分),然后通过修正因子来补偿公共段中考虑的延迟差异。
相关术语:时钟网络悲观效应降低(clock network pessimism reduction)或时钟树悲观效应降低(clock tree pessimism reduction)

来自MIT大佬Natalie Enright Jerger、Tushar Krishna、以及Li-Shiuan Peh总结的体系结构上网络(onchip network)的学习材料(目前主要用于MIT相关课程教学)。 英文摘要:This book targets engineers and researchers familiar with basic computer architecture concepts who are interested in learning about on-chip networks. This work is designed to be a short synthesis of the most critical concepts in on-chip network design. It is a resource for both understanding on-chip network basics and for providing an overview of state of-the-art research in on-chip networks. We believe that an overview that teaches both fundamental concepts and highlights state-of-the-art designs will be of great value to both graduate students and industry engineers. While not an exhaustive text, we hope to illuminate fundamental concepts for the reader as well as identify trends and gaps in on-chip network research. With the rapid advances in this field, we felt it was timely to update and review the state of the art in this second edition. We introduce two new chapters at the end of the book. We have updated the latest research of the past years throughout the book and also expanded our coverage of fundamental concepts to include several research ideas that have now made their way into products and, in our opinion, should be textbook concepts that all on-chip network practitioners should know. For example, these fundamental concepts include message passing, multicast routing, and bubble flow control schemes. Table of Contents: Preface / Acknowledgments / Introduction / Interface with System Architecture / Topology / Routing / Flow Control / Router Microarchitecture / Modeling and Evaluation / Case Studies / Conclusions / References / Authors' Biographies 是学习NOC等领域的非常好的材料。
<think>嗯,用户问的是集成电路中的OCV文件是什么,以及它的后缀名。首先,我需要确认OCV在这里指的是什么缩写。在IC设计领域,OCV通常代表On-Chip Variation,也就是上偏差。这涉及到芯制造过程中由于工艺变化导致的参数差异,比如晶体管的阈值电压、线宽等变化,这些会影响电路的时序和性能。 接下来,用户提到的OCV文件可能是指用来描述这些偏差的文件。在静态时序分析(STA)中,OCV分析非常重要,因为它帮助设计者考虑最坏情况下的时序,确保芯在不同工艺角下都能正常工作。这类文件可能包含不同工艺条件下的延迟调整系数、电压温度变化的影响,以及其他相关参数。 关于文件的后缀名,我需要回想一下常见的EDA工具文件格式。例如,Synopsys的PrimeTime使用.spef(标准寄生交换格式)来存储寄生参数,但不确定OCV是否直接关联到特定后缀。也有可能OCV的设置被包含在约束文件里,比如.sdc(Synopsys Design Constraints),但用户特别提到OCV文件,可能需要更具体的后缀。 另外,某些工具可能有专门的OCV配置文件,例如Milkyway库中的文件,或者特定于工艺角的设置文件,比如.lib或.db文件。但可能用户指的是一种更直接相关的文件,比如专门定义OCV系数的文本文件,可能使用.ocv作为后缀,但需要验证实际工具中的使用情况。 需要确保回答准确,因此可能需要查阅相关文档或示例。例如,在PrimeTime中设置OCV参数通常是在约束文件或库文件中定义,而不是单独的文件。但某些设计流程可能会有自定义的OCV配置文件,可能使用.tcl或.txt后缀,或者工具特定的后缀。需要指出可能存在不同情况,建议用户参考具体工具文档,但通常OCV设置可能集成在其他文件中,而不是单独的文件。 总结:OCV文件通常指包含上偏差参数的文件,用于时序分析,而后缀可能因工具而异,常见的有.lib、.sdc、.tcl或自定义后缀如.ocv,但需根据具体上下文和工具确认。</think>--- ### **OCV文件简介** 在集成电路设计(尤其是静态时序分析领域)中,**OCV文件**用于定义**On-Chip Variation**(上偏差)参数,描述芯制造过程中因工艺波动导致的器件和互连特性变化对时序的影响。OCV分析是保证设计在工艺偏差下仍能满足时序要求的关键环节。 --- ### **OCV文件的核心内容** 1. **工艺偏差模型**: - 定义晶体管阈值电压($V_{th}$)、线宽(CD)、氧化层厚度等参数的统计分布范围。 2. **时序调整系数**: - 设置时钟路径(Clock Path)和数据路径(Data Path)的延迟缩放因子(Derate值),例如: ```tcl set_timing_derate -early 0.9 -late 1.1 -clock # 时钟路径偏差范围±10% set_timing_derate -cell -data 1.2 # 数据路径最坏情况延迟增加20% ``` 3. **电压/温度补偿**: - 指定不同工作电压($V_{DD}$)和温度($T_j$)下的时序缩放规则。 --- ### **OCV文件后缀名规范** OCV参数通常**不单独存储为独立文件**,而是集成在以下文件中: | 文件类型 | 后缀名 | 典型内容示例 | |----------------|---------|---------------------------------------| | **时序约束文件** | `.sdc` | 通过`set_timing_derate`命令定义OCV系数 | | **工艺库文件** | `.lib` | 包含工艺偏差的`process`和`voltage`模型 | | **脚本文件** | `.tcl` | 在STA流程中动态加载OCV配置 | --- ### **工具链中的OCV使用示例** 1. **Synopsys PrimeTime**: - 在`.sdc`中直接定义时序Derate: ```tcl set_operating_conditions -voltage 0.8 -temp 125 set_timing_derate -cell_delay -early 0.85 -late 1.15 ``` - 或通过`.tcl`脚本动态加载OCV配置。 2. **Cadence Tempus**: - 使用`.ocv`或`.cfg`后缀的独立配置文件(非强制标准),例如: ```tcl # timing_derate.cfg derate_clock_network -early 0.9 -late 1.1 derate_data_path -cell 1.2 -net 1.15 ``` --- ### **关键注意事项** 1. **与AOCV/SOCV的区别**: - OCV:固定Derate系数(全局保守值) - AOCV(Advanced OCV):根据路径深度/负载动态调整Derate - SOCVStatistical OCV):基于统计分布的模型(需`.lib`中定义$\mu/\sigma$参数) 2. **文件依赖性**: - OCV配置需与工艺角(Corner)文件(如`ff_1p32v_125c.lib`)和寄生参数文件(`.spef`)联合使用。 --- ### **典型流程示例** ```mermaid graph TD A[工艺库文件 .lib] -->|定义工艺偏差| B(OCV配置) C[设计网表 .v] -->|时序约束| D[SDC文件] B --> E[静态时序分析 STA] D --> E E -->|报告| F[时序余量 Slack] ``` --- 若需进一步了解如何根据工艺节点(如7nm FinFET)配置OCV参数,可结合具体工艺库文档分析。
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