兩種timing分析模式—GBA與PBA簡(jiǎn)單梳理

今天想來(lái)聊一聊STA相關(guān)的內(nèi)容。GBA和PBA是在做STA分析的時(shí)候的兩種分析模式，在PrimeTime里是這么命名的，在Quantus（cadence家的STA工具）里面好像是別的名字，但實(shí)質(zhì)內(nèi)容是一樣的。我就簡(jiǎn)單梳理一下這兩種模式到底是什么。

GBA全稱為graph based analysis，是工具默認(rèn)的分析方式。它是說(shuō)工具在從lib中讀取cell的delay的時(shí)候，永遠(yuǎn)是讀取由最差transition產(chǎn)生的delay。

Transition又可以叫slew，是指信號(hào)跳變所需的時(shí)間，rise transition一般會(huì)定電壓從10%到90%的時(shí)間，fall transition一般是90%到10%的時(shí)間。最差transition是什么意思呢？

實(shí)際上電路在工作的過(guò)程中，一個(gè)cell收到的input transition是由前一級(jí)cell影響的，如果前一級(jí)cell的輸入有多個(gè)，不同pin的輸入所帶來(lái)的output transition會(huì)有所不同。

舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，一個(gè)二輸入與門后面接了一級(jí)buffer，與門的input有A,B,輸出Z，假設(shè)原來(lái)AB都是1，Z是1，當(dāng)A從1變成0，B不變的時(shí)候，Z的transition假設(shè)是10ps，而當(dāng)B從1變成0，A不變的時(shí)候，Z的transition可能不是10ps，可能是5ps。

而讀取后一級(jí)buffer lib的時(shí)候，是需要查input transition & output load那個(gè)二維表的，10ps和5ps所帶來(lái)的delay是不一樣的。這樣工具就會(huì)疑惑，我在算這個(gè)buffer的delay時(shí)，到底用前一級(jí)帶來(lái)的哪個(gè)transition呢？而我們的GBA模式，就是總是用最差的transition，10ps。

假設(shè)某條timing path是經(jīng)過(guò)B pin的，盡管對(duì)這條path來(lái)說(shuō)，后一級(jí)buffer實(shí)際上應(yīng)該用B所帶來(lái)的5ps的transition，GBA模式下還是會(huì)用10ps。

可想而知，這樣的分析模式速度會(huì)比較快，它可以在timing分析之初就把所有cell的delay都算好，哪條path經(jīng)過(guò)什么cell直接拿現(xiàn)成的結(jié)果就行了。

但是GBA的結(jié)果較為悲觀，可能有些path產(chǎn)生了violation，但實(shí)際芯片工作時(shí)這條path上的transition不可能是另外那個(gè)更大的值的。這樣的悲觀我們是需要剔除掉的，因此引入了PBA的概念。

了解了GBA，PBA也就很好理解了。PBA是path based analysis，指的是我要分析哪條timing path，就用這條timing path的transition來(lái)查cell的delay。對(duì)應(yīng)上面的例子，如果用PBA模式就會(huì)用B的5ps來(lái)算buffer的delay值了。這種算法時(shí)間復(fù)雜度大大提高，但結(jié)果更為精確。

GBA和PBA都有其存在的意義。我們?cè)谧鯯TA分析的時(shí)候，首先都要快速做一遍GBA，如果沒有任何violation，那做PBA肯定也會(huì)沒有violation，timing可以確保clean。

而如果有violation，我們會(huì)再訴諸于PBA，但是也不必再分析所有的timing path了，只需要分析那些GBA模式下產(chǎn)生violation的path即可。

如果這些path在PBA模式下都pass，那我們同樣可以確保芯片timing clean；如果這些path在PBA模式下還遺留幾條有violation，那么這幾條就是我們真正需要去修的。

這其中蘊(yùn)含了一種很樸素的思想：首先用比實(shí)際更苛刻的標(biāo)準(zhǔn)快速篩選數(shù)據(jù)，再用實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)篩選上一輪的數(shù)據(jù)，這樣可以大大提高篩選效率。

在primetime中pba模式還有path與exhaustive的區(qū)別。Path是指重新計(jì)算指定的最差path，exhaustive是要重新計(jì)算所有產(chǎn)生violation的path。這就不展開講了，因?yàn)槲矣X得path沒什么用，一般項(xiàng)目都會(huì)用exhaustive模式。