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什么是STA静态时序分析,有什么作用?

 AMS1117LIB 2022-08-25 发布于上海

STA静态时序分析(Static Timing Analysis)

STA功能

(1) 静态时序分析是一种验证数字集成电路时序是否合格的验证方法;

(2) 静态时序分析的前提是同步逻辑设计(重要!),不能分析异步电路;

(3) 静态时序分析工具计算路径延迟的总和,并比较相对于预定义时钟的延迟;

(4) 静态时序分析仅关注时序间的相对关系,而不是评估逻辑功能;

(5) 静态时序分析对所有的时序路径进行错误分析,不需要使用测试向量激活某个路径(与时序仿真的不同点),分析速度比时序仿真工具快几个数量级,克服了动态时序验证的缺陷,适合大规模的电路设计验证,在同步逻辑情况下,能够达到100%的时序路径覆盖;

(6) 静态时序分析的目的是找到隐藏的时序问题,根据时序分析结果优化逻辑或者约束条件,使设计达到时序闭合(Timing Closure);

(7) 静态时序分析能够识别的时序故障:建立时间(Setup)/保持时间(Hold)/恢复时间(Recovery)/移除时间(Removal)检查;最小跳变和最大跳变;时钟脉冲宽度、时钟畸变(Skew、Jitter);总线竞争;不受约束的逻辑通道;关键路径;约束冲突等;

STA :时序路径覆盖率 100%,穷尽所有时序路径,验证时序;

形式验证:验证功能;

参考:

数字IC前端设计流程及工具【RTL设计+功能仿真】【综合】【DFT】【形式验证】【STA静态时序分析】

STA分析内容

静态时序分析STA:

(1)setup time

建立时间:时钟有效沿到来之前,数据必须保持稳定的最短时间,对应的是数据路径的最大延时;

与寄存器的时钟有关。

(2)hold time

保持时间:时钟有效沿到来之后,数据必须保持稳定的最短时间,对应的是数据路径的最小延时;

与寄存器的时钟有关。

------------------- 分割线 ----------------------------------

建立时间或者保持时间不满足导致数据采样出错,亚稳态 现象。

--------------------------------------------------------------

(3)recovery time

复位的恢复时间:时钟有效沿来临之前,异步复位已经撤销的最小时间(复位已经无效的最小时间,对应于数据的恢复);

即在时钟有效沿来临之前,复位就要撤销,数据就要开始恢复的正常状态的时间。

与寄存器的复位有关。

(4)removal time

复位的移除时间:时钟有效沿来临之后,异步复位需要保持有效的最小时间,类似时钟的 hold。

(5)STA 的时序路径

STA 四种时序路径:

路径1:输入端口到寄存器的数据输入 D,

路径2:内部寄存器的时钟输入端到下一个寄存器的数据输入 D,

路径3:内部寄存器的时钟输入端到输出端口;

路径4:输入端口到输出端口。

每条时序路径包含 1 个起点和 1 个终点,

起点只能是设计的基本输入端口或内部寄存器的时钟输入端,

终点只能是内部寄存器的数据输入端或设计的基本输出端口。

对于路径 3,分析根据寄存器的 Tco 延迟和组合路径延迟等分析 setup 和 hold 是否满足。

对于路径 1 和 3,可以加入 input delay 和 output delay 来分析,来满足寄存器的建立/保持时间要求。

系统函数进行时序检查:

参考:

Verilog中用于时序验证的系统任务[setup][hold][skew][width][recovery][removal]

(1)setup 建立时间检查

$setup(data, posedge clk, tSU);

(2)hold 保持时间检查

$hold(posedge clk, data, tHLD);

(3)setuphold 建立/保持时间检查

$setuphold(posedge clk, data, tSU, tHLD);

(4)recovery 复位信号的恢复时间检查

$recovery(posedge rst, posedge clk, 3);

(5)removal 复位信号的移除时间检查

$removal(posedge rst, posedge clk, 3);

(6)recrem 复位信号的恢复/移除时间检查

$recrem(posedge rst, posedge clk, recovery_limit, removal_limit);

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