数字IC后端设计实现之分段长clock tree经典案例

最近发现很多读者问到分段长clock tree的做法，小编今天给大家分享几个SoC芯片中复杂时钟结构设计的分段长clock tree的应用案例。希望对各位的学习和工作有所助益。

数字后端设计实现之时钟树综合实践篇

数字IC后端实现专家都具备哪些技能？（附后端面试宝典）

分段长clock tree案例一：

下图所示为大型SoC芯片典型时钟设计结构图。晶振IO会给整个SoC芯片提供24M参考时钟，再进入各个PLL进行时钟倍频，无毛刺时钟切换clock mux，clock gating，分频电路以及OCC电路，最终送到各个模拟IP或数字IP。

SoC芯片复杂时钟clock gen时钟结构图

我们写sdc时会在晶振XIN_24M的输出XC端创建时钟（create_clock）。但它要去的地方有很多，default做clock tree时所有clock path分支都需要做balance的。这种工具行为肯定是不符合咱们设计预期的。因此，该案例需要使用分段长clock tree的方法来把整体clock tree长度做短。

这个话题之前在咱们社区知识星球上讨论过。小编把参考答案分享给大家。

主要处理方式是在各个功能模块最后一级的时钟输出端create_clock，create_generated_clock，并且在这些cell的输入端设置特殊的clock tree sink type，比如stop pin，ignore pin，floating pin，exclude pin等。

数字后端分段长clock tree方法

即便这样处理后我们发现**OCC（On Chip Controller）**电路中的occ controller的clock tree也会被拖得特别长，最终导致timing问题。

数字IC后端时钟树综合专题（OCC电路案例分享）

OCC高速时钟测试电路时钟结构

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合理的时钟结构能够加速Timing收敛（时钟树综合中级篇）

因此，对于设计中的OCC电路，我们还需要按照下图所示的分段长clock tree的方式来处理。

这里需要重点指出的是图中第二个Mux的输出端创建时钟后，我们还可以进一步在occ controller电路的前面添加一个clock guide buffer，用来隔离这个电路的reg和IP那路的reg。

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分段长clock tree案例二：

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要求以下几路做到等长，clock skew控制在50ps以内，clock tree insertion delay做到800ps!

1）from FF/Q to FF1_1/D through the FF1 CK

2）from FF/Q to FF2_1/D through the FF2 CK

3）from FF/Q to FF3_1/D through the FF3 CK

4）from FF/Q to FF3_1/D through the FF4 CK

这个案例特殊之处在于这思路要求做等长的path不仅有clock path，还有data path。由于寄存器的时钟端CK是default的clock tree终点，所以这里的典型处理方法也是采用分段长clock tree。

这里分享一个咱们社区复杂时钟clock gen设计时钟树训练营学员的解答，欢迎大家参与讨论。

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分段长clock tree案例三：

这个案例来自典型SoC芯片中DDRPHY和Memory Controller dfi接口的时序问题。它们的时钟源头都是来自于同一个PLL，但各自的DIVIDER是不同的，而且这里涉及到Memory Controller，LPDDR4PHY和SoC Top的clock tree。clk_dfi clock tree的长度需要根据LPDDR4PHY内部的clock tree长度来做调整。

为了实现方便我们通常会在时钟进入DDRPHY之前创建一个clock guide buffer，用来分段长clock tree。

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