クロックスキューを吸収するラッチ設計の設計フロー

概要

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本稿ではクロックスキューを吸収するラッチを使った設計手法とその評価について述べる。クロック同期のエッジトリガフリップフロップFFを使った設計は、クロックの立ち上がりだけに注目するためクロック周期の制約のみでタイミング設計を行うことができる。しかし、実際にはクロックスキューに代表される設計マージンが存在し、タイミング設計に用いる制約はクロック周期の制約からマージン分を減じる必要がある。このため、設計マージンを吸収可能な設計方法として、エッジトリガFFの代わりに2個のレベルセンシティブラッチを利用した設計手法が提案されている。この設計手法はFFをHighアクティブ、Lowアクティブの2個のラッチに分割し、これらを移動することによって実現される。しかし、レベルセンシティブラッチを利用した設計手法は、FF設計で容易であったクロック周期制約を利用した設計手法の利用が困難になる。そこでFF設計の有利性を保持したままラッチ設計を行う設計フローを提案する。提案する設計手法は、初期設計ではすべての値を保持する素子としてFFを利用し、レイアウト後にタイミング違反を発生している部位に対してのみFFを2個のラッチと置き換えてクロックスキューなどを吸収して設計違反を改善させる。本提案手法を100KTrクラスの論理回路に利用したところ、3000箇所程度のタイミングエラーを100個以内に減少させることができた。
2008-01-25

クロックスキューを吸収するラッチ設計の設計フロー

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