引起的較高時鐘頻率仿真失敗原因

通常如果你的設計在較低時鐘頻率時通過了仿真，但是在較高時鐘頻率時卻失敗了，你的第一個問題應該是你的設計在某個較高時鐘頻率時是否達到了時序約束的要求。

然而這里我們將舉這樣一個例子，就是對于某個較高時鐘頻率你已經(jīng)檢查了靜態(tài)時序分析(STA)，而且時序約束也是正確的。

這種情況是什么引起的較高時鐘頻率仿真失敗呢?

可能的原因就是仿真方式、設計本身或者testbench設置方式有問題。

然而在較低時鐘頻率通過了仿真這個事實就排除了設計/testbench/仿真在設置上的問題。

排除了上面兩項，下一個可能就是脈沖拒絕(reject)或者脈沖錯誤。

“脈沖拒絕(reject)”和“脈沖錯誤”是Verilog仿真中的概念。

這些概念說的是脈沖的持續(xù)時間小于某個值(pulse_r)就不會通過某個電路元件。

當然脈沖持續(xù)時間大于pulse_r，但是如果小于另一個值pulse_e盡管會通過，但是在仿真中顯示的是“x”。

這個持續(xù)時間是以通過某元器件延遲的百分比來表示的。

比如通過某元件的延遲是1ns。

0.5ns的脈沖表示為50%的持續(xù)時間。

現(xiàn)在假設設計采用的頻率是200MHz。

對應的周期就是5ns。

那么一半就是2.5ns。

在仿真中時鐘每隔2.5ns變化一次，也就是時鐘脈沖的寬度是2.5ns。

讓我們假設內(nèi)部時鐘網(wǎng)絡某一脈沖寬度是2.8ns(也就是大于2.5ns)。

分析結(jié)果，pulse-duraTIon(脈沖持續(xù)時間)《100%。

這個脈沖可能就會被“拒絕(rejected)”，也就是說盡管時鐘信號能夠到達某個具體網(wǎng)絡的輸入端，但是卻不能從這個網(wǎng)絡輸出。

因此盡管STA分析顯示200MHz很合適，但是仿真卻不能通過。

設計其他模塊將不能獲得時鐘脈沖。

解決這個仿真問題的方法是在仿真設置中修改脈沖拒絕和錯誤(reject/error)限制。

例如在ModelSim中我們可以設置：

+transport_path_delays +transport_int_delays +pulse_r/0 +pulse_e/0

后續(xù)操作還有：

1.將pulse-rejecTIon限制修改為0。(不會拒絕任何一個脈沖)

2.將pulse-error限制修改為0。(脈沖寬度低于某個值時不會顯示輸出為“x”)

同時要將interconnect延遲模式修改為transport，其實是修改了脈沖濾波選項。

最后的問題是我們做這么多的修改就是為了能通過仿真測試嗎?

在真正的硅片中的實際情況是怎樣的?

在硅片中大部分內(nèi)部互連線在每隔幾皮秒后就會設置一個repeater(中繼器)。

因此幾納秒的脈沖會順利通過(合適的延遲)，這不會存在問題。

具體出現(xiàn)問題的情形可能是這樣的：

1.頻率增加(脈沖寬度更小了)

2.器件尺寸增加(某個路徑的內(nèi)部延遲可能變大了，導致內(nèi)部延遲時間大于脈沖達到的傳輸時間)

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