千万门级芯片模块优化：H-FISHBONE时钟网络设计与实现

"千万门级模块鱼骨型时钟网络的实现" 随着芯片技术的发展，千万门级的集成电路模块已经成为常态，这给时钟网络的设计带来了新的挑战。传统的时钟网络结构在面对如此大规模的模块时，往往会出现时钟延迟过大、时钟漂移显著以及动态功耗增加等问题。为了解决这些问题，一种基于单鱼骨型时钟网络的改进型结构——H-FISHBONE被提出。 单鱼骨型时钟网络（FISHBONE）的基本结构，如图1所示，它通过单一的主干结构为整个模块提供时钟信号。然而，对于千万门级的模块，这样的设计可能导致时钟分配不均，导致延迟和功耗问题。因此，H-FISHBONE结构引入了多主干驱动的复合型设计，将寄存器和宏单元分开处理，如图2所示。这种结构由多个针对寄存器的鱼骨树和宏单元块的复合驱动器组成，确保更有效的时钟分布和更低的延迟。 实现H-FISHBONE的过程涉及多个步骤，如图3所示。首先，使用EDA工具（如Synopsys的Primetime）对初始网表进行分析，确定时钟路径和时钟级数，如图4所示。接下来，对多级时钟门控单元进行展平化处理，减少时钟漂移并优化功耗。同时，考虑到设计中的测试（DFT）需求，需要处理ICG在扫描链中的复用，确保在功能模式下的正常工作。 在28纳米工艺的YCU-AM模块（拥有570个宏单元，总计2600万门）中应用H-FISHBONE结构，结果显示相比于不定型时钟树，模块的整体功耗降低了约5%，证明了该结构的有效性。这种优化的时钟网络不仅降低了时钟延迟，减少了时钟漂移，还有效地降低了动态功耗，对于大规模芯片设计具有重要的实际意义。 总结来说，H-FISHBONE时钟网络是应对千万门级模块时钟管理的一种创新解决方案。它结合了鱼骨型时钟的优点，并通过多主干驱动和门控单元的展平化处理，实现了更低的时钟延迟、更小的时钟漂移和更低的功耗，是大规模集成电路物理设计中值得考虑的技术。