---

PART A. open MMMC Browser

🛠️STEP-A1. Library Set

library Set:  1. slow.lib
              2. xxx18io3v5v_slow.lib

🛠️STEP-A2. RC Corner

Name: RC_MAX
Cap Table : xxx18_1p6m.captbl [給trial Route時計算RC用的][算是查表的模型]
temperature : 125
QRC technologi File : RCGen.tch

🛠️STEP-A3. Delay Corners

Delay Corner = library Set ( 包含Timing(.lib) + SI(.cdb) ) + RC Corner

🛠️STEP-A4. Constrain Mode

🛠️STEP-A5. Create Analysis Views

不同的Delay Corner 和 不同的Constrain Mode
組合成不同的Aanlysis View
Name
Constraint Mode + Delay Corner

Example
Name:               CHECK_SETUP_TIME
Constraint Mode :   CHIP_SDC
Delay Corner:       DELAY_MAX

🛠️STEP-A6. In MMMC Browser - Setup/Hold Analysis Views

Setup the analysis views for setup time analysis.
上面設定好的 Analysis View 再來設定哪種要用來Setup Analysis，哪種要用來Hold Analysis

Example:
Setup Analysis Views : CHECK_SETUP_TIME(這是step5建立好的Analysis Views)
Hold Analysis Views  : CHECK_HOLD_TIME(一樣是step5建立好的Analysis Views)

STEP-A1. ~ STEP-A6. 都完成後可以看到下圖

以上步驟設定完後可以透過save the MMMC view將以上設定存成CHIP_MMMC.view
下次開啟innovus用Design import 呼叫CHIP_MMMC.view就可以了

• ⚠️TODO 補CHIP_MMMC.view程式碼

Import Design

存成CHIP.globals

PART B. Floorplanning

Core Limited Design

• 決定因素：晶片面積由 Core（核心邏輯與記憶體） 的大小決定 。
• 情境：當內部邏輯電路非常複雜、佔用面積大，但外部需要的 I/O 腳位較少時。
• 特徵：Core 的邊長大於所有 IO Pad 排列所需的長度。為了維持 I/O Power Ring 的連接性，必須在 IO Pad 之間插入 Pad Filler 來填補空隙 。

Pad Limited Design

• 決定因素：晶片面積由 I/O Pad 的數量決定 。
• 情境：當內部邏輯很簡單（面積小），但外部需要連接大量訊號（I/O 腳位多）時，比如說test chip 。
• 特徵：為了排下所有的 IO Pad，晶片邊長被迫拉大，導致 Core 內部會有大量的閒置空間（Utilization 低），這在成本上較不划算，因為你為不需要的矽面積付了錢 。

core utilization:
Core Utilization（核心利用率） 是指在晶片核心區域（Core Area）中，標準單元（Standard Cells）實際佔用面積的百分比 。

Floorplanning in Innovus

🛠️STEP-B1. Setup the floorplan

Define core width, height and core margin

• For pad limited design
  • Set Core to IO Boundary to a suitable value, such as 100 (design dependent)
  • Then, set Die Size Width and Height to suitable value
  • Click Apply
• For core limited design
  • Set Core to IO Boundary to a suitable value
  • Set Core Width and Height to the demanded value
  • Click Apply

Macro blocks require manual placement

PART C. Power Planning

Power Issue: IR Drop ⭐️⭐️⭐️

IR Drop (電壓降) 是指電流流經電源與接地網路的電阻時，產生的電壓損耗$（V=I\times R）$

• IR drop can cause the chip to fail due to
  • Performance (circuit running slower than specificatio))
  • Functionality problem (setup or hold violations)
  • Unreliabie operation (less noise margin)
  • Power consumption (leakage power)
  • Latch up

Power Issue: Electromigration

Electromigration (電遷移) 是指金屬導線在長時間高電流密度運作下產生的一種「老化」或磨損機制
發生在current density較高的地方
Experience: make current density of power ring < 1mA/um
要知道流過的電流多大，來計算線寬，來降低current density
避免Electromigration的問題太快的發生

– Calculating power/ground ring width –

• slot rule
• Calculate stripe set
  • 主要目的： 透過增加電源線的密度來縮短電流路徑，有效降低電阻，防止 IR Drop（電壓降） 導致晶片效能下降或功能失效
  • 這可以用基本的物理公式 $R=\rho \times W/L$ (電阻 = 電阻率 × 長度 / 寬度)來解釋：
  • 1. 縮短長度 ($L$)： 在晶片中，電流必須從 Power Ring 或 Stripe 流經細小的金屬線才能到達標準單元。增加 Stripe (電源條) 的密度，就像在城市中增加更多主幹道，讓單元能以更短的距離 ($L$ 變小) 連接到主電源網 。
  • 2. 降低電阻($R$)： 根據公式，導線長度 ($L$) 變短，路徑上的總電阻 ($R$) 就會直接下降。
  • 3. 減少電壓降 ($V=IR$)： 電阻降低後，根據歐姆定律，IR Drop (電壓降) 自然也會隨之減少，確保晶片獲得足夠的工作電壓。
• Core/IO power pad selection
  • Core power pad
  • IO power pad

Power Planning - by Experience

– Calculating power/ground ring width –
– slot rule –
– Calculate stripe set –
– Core/IO power pad selection –

Power Planning - Global Net Connection

Power Planning in Innovus

– Create power rings and power stripes –
– Create power ring –

Power Planning - Ring

Power Planning - Stripe

– Create power stripes –
– Spacing and Set Pattern Definitions –

Power Planning - Special Route

Use Special Route to connect the core power pins
Route > Special Route...

• Pad Pins (Connect core power Pins)

把Pad上的VDD和GND接到Power Network上的Ring跟stripes

PART D. Pre-CTS Optimization

– Pre-CTS timing analysis –
下指令timeDesign -preCTS，這是在 clk network 是 ideal（no clock skew）的狀況下進行的分析。
這裡最有可能出問題的是 global reset，因為它需要連接多個模塊。
在 synthesis 階段，reset 是 ideal 的，但現在包含了 wire 的寄生參數，導致 global reset 的 loading 很大。

global reset 的 loading 過大會導致 transition time 變差，從而引發 setup/hold violation。

– Pre-CTS timing analysis –
下指令timeDesign -preCTS
這是在 clk network是idea(no clock skew) 的狀況下
這邊最有可能出問題的就是global reset 因為他要接給很多人用
在synthesis階段，reset是idea的
但是現在包含了wire進去，這個global reset的Loading很大

WNS: Worst-case Negative Timing Slack (WNS)
TNS: Total Negative Timing Slack (TNS)
這兩個要修成正的

– Pre-CTS optimization –
– optDesign command –

• To optimize timing placed design for the first time with ideal clocks
  optDesign -preCTS
• To further optimize a design after above command execution
  optDesign -preCTS -incr

PART E. Clock Tree Synthesis

– Hybrid Clock Mesh for reducing skew and power –
Clock Mesh Network降低OCV (on-chip variation)的問題

– Create clock tree specification file from the SDC constraints –
innovus> create_copt_clock_tree_spec -file CHIP.CCOPT.spec -keep_all_sdc_clocks

– Load Clock Tree Spec. and Synthesis Clock Tree –
innovus> source CHIP.CCOPT.spec
innovus> ccopt_design
– Routed H-tree clock network –

– Display Clock Tree –
可以看到最大的clock skew

PART F. Post-CTS Optimization

• Post-CTS timing analysis
  •Type the following command in the command line to check setup time
  timeDesign -postCTS 預設省略(-setup)
  • Type the following command in the command line to check hold time
  timeDesign -postCTS -hold
  檢查.cap、.fanout、.tran

• Post-CTS Optimization
  optDesign command
  • To correct setup violations and design rule violation
  optDesign -postCTS 預設省略(-setup)
  這邊有問題通常會是clk skew造成
  • To correct hold violations
  optDesign -postCTS -hold
  補充:
  if hold time 一直修不好
  可能情況:
  (1)

這邊會包含前面步驟設定的MMMC一併分析

---

練習

Q: 在進行APR之前，為何需要從合成工具（Design Compiler）產生的SDC檔案中移除 set_dont_touch_network 指令？

因為APR工具有內建的時脈樹綜合（CTS）引擎，必須要能自由處理時脈網路。
此指令會防止工具修改時脈（clk）和重置（reset）等高扇出網路，但在APR階段，CTS需要對這些網路進行緩衝器插入與繞線以滿足時序要求。

Q: 在規劃I/O Pad佈局時，對於Clock Pad的安排有何特殊考量以提升訊號完整性？

在其兩側使用VSS Pad將其夾住。
建議用VSS Pad將Clock Pad夾住，可以提供遮蔽效果，防止相鄰訊號線的雜訊耦合干擾時脈訊號的穩定性。

Q: 在MMMC（Multi-Mode Multi-Corner）設定檔中，create_delay_corner 指令的作用是什麼？

組合一個 timing_condition 和一個 rc_corner，形成一個完整的延遲計算情境。
根據MMMC的階層結構，create_delay_corner用於將代表元件延遲的timing_condition與代表繞線寄生參數的rc_corner 結合起來。