Signoff 介绍——AOCV (SBOCV)

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这是集成电路物理设计的第五个系列【signoff】的第八篇文章，本篇文章主要介绍AOCV(SBOCV)相关内容：

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什么是AOCV (SBOCV)?

• AOCV: Advanced On Chip Variation，Synopsys家叫法。

• SBOCV: Stage Based/Stage Best On Chip Variation，Cadence家叫法。

• AOCV是一种伪随机的统计方法，用来模拟variation (random and systematic variations)，将derate值模拟为timing path的cell path depth和cell distance的函数。同一条timing path，不同的cell有不同的derate值，derate值一般通过一维或二维查找表得到。
  

• random variation (depth based AOCV: local variation):

  random variation由于其随机性，所以可以相互抵消，derate值随着cell path深度的增加而减小，对某一条path来说，cell path级数越多，其分布越接近于正态分布，整条path的 random variation相互抵消的越多，总体variation越小。
  

• Systematic variation (distance based AOCV: global variation)：

  在芯片制造的过程中，cell之间的距离越近，cell的特性越相似，variation越小，derate值越小；cell之间的距离越远，cell的特性偏差越大，variation越大，derate值越大。

• Path Depth: 分别计算latch path和capture path的逻辑级数，需要注意的是，如果一个cell通过两条或者两条以上的path，则该cell取级数小的derate值。path depth对random variation进行建模。

• Distance: 包括cell distance和net distance，distance指的是cell或者net box的对角线距离。distance 对systematic variation进行建模。

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why AOCV?

• Flat OCV的derate设置对setup timing过于悲观，而对hold timing又过于乐观。

• 一般情况下，随着path depth增加， random variation会逐渐减小，这是因为random variation随着cell增加，不太可能所有的cell都偏向early或者late，即cell delay会相互抵消一部分。

• Flat OCV一般适用于90nm以上的工艺，但在90nm一下工艺或者高频设计中，需要剔除掉部分悲观derate值，防止overdesign发生。

• AOCV在65nm工艺中引入，可以很好的模拟variation。
  

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AOCV Table

• 一般有两种AOCV derate table: 一种是一维table，index为depth；一种是二维table，index为depath和distance。

• 每一种cell一般都会有rise/fall/late/early/data/clock六种table。

• derate value increase with distance, derate value decrease with path depth。
  

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如何计算cell depth和distance？

• cell depth的计算：对某一个cell来说，其depth取所在所有timing path的最小值，这是因为需要考虑derate最差的情况，depth越小，derate值越差。

• 例如：如下图所示，对于C1来说，有两条timing path，一条为C1->C2->C5->RL1共4级，另一条为C1->C2->C3->C4->C44->RS共6级，所以C1的级数为4。

• PBA AOCV：重新计算timing path上的每个cell的depth，对同一cell的不同timing path使用不同的derate值，这会得到更精确的derate值，但会显著增加run time。

• distance的计算：通过cell或者net的box来计算distance。

  cell max distance (Cell Dmax): timing path内所有cell的inner box的对角线距离。

  net max distance (Net Dmax)：timing path内所有net的outer box的对角线距离。

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AOVC Timing Analysis

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EDA Setting

• Innovus cmd:

setAnalysisMode -aocv true -analysisType onChipVariationset_global timing_aocv_analysis_mode separate_data_clock*set_global timing_enable_aocv_slack_based trueset_global timing_aocv_slack_threshold 0.0
create_library_set -name mylib -timing design.lib -aocv design.aocvm
report_aocv_deratereport_timing -retime aocv/aocv_path_slew_propagationreport_timing -format {... stage_count aocv_derate user_derate}

• ICC2 cmd:
  

set timing_aocvm_enable_analysis trueset timing_aocvm_analysis_mode separate_data_and_clock_metrics*read_aocvm <sbocv_file>set_fast_pba_analysis_options -num_endpoints 1000apply_fast_pba_analysis

• PrimeTime cmd:
  

set timing_aocvm_enable_analysis     #enable AOCV analysisset timing_aocvm_analysis_mode combined_launch_capture_depth #stage counting modeset timing_aocvm_analysis_mode separate_data_clock_metrics    #stage counting mode (all under-drive corners)report_timing -pba_mode path #PBA timing reportset delay_calc_waveform_analysis_mode true #enable waveform propagation

• Tempus cmd:

set_analysis_mode -aocv -analysisType onChipVariation -cppr both    #enable AOCV analysisset_global timing_aocvm_analysis_mode combined_launch_capture  #stage counting modeset_global timing_aocvm_analysis_mode separate_data_clock    #stage counting mode (all under-drive corners)report_timing -retime aocv_path_slew_propagation     #PBA timing reportset_delay_cal_mode -equivalent_waveform_model_type ecsm -equivalent_waveform_model_propagation true     #enable waveform propagation

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参考文献

1，Fusion Compiler/ IC Compiler 2 user guide

2，Innovus user guide

3，PrimeTime user guide

4，Tempus user guide