Synopsys SpyGlass CDC 學習 (一)

SpyGlass工具

目前包含:SpyGlass Lint, CDC, RDC, DFT ADV, Power.  是業界RTL Signoff 的重要工具.

CDC介紹

CDC(Clock Domain Crossing)的前端設計中最常見的問題, 在RTL中要恰當的處理每個異步的控制信號和數據信號, 否則就會出現亞穩態,造成嚴重的function false.

最好的有關亞穩態(metastability),CDC,及其對應的處理方法的資料, 就是SNUG-2008會議上排名第一的優秀論文:https://pan.baidu.com/s/1IW1kVRlJjPsxPz5H_61vZw;  

SpyGlass CDC簡介

SpyGlass CDC tool是一種 Formal Check Methodology工具, 相比寫case跑仿真來找CDC問題, 靠SpgGlass能更早,更全,更快的發現CDC問題. 它能夠:

1. 1. Managing Multi-clock Designs
   2. Systematic approach towards CDC problems
   3. Check and report any unsynchronized signals:  Clocks and Reset

與Timing Check相比:

1. 1. STA對async interface不太好使,只適合sync模塊分析
   2. CDC paths 總是需要設置成false paths
   3. 一般在design的后期在netlsit level做有意義

與Functional Simulation相比:

1. 1. 黑盒測試很難窮舉(exhaust)
   2. 白盒測試需要些assertions
   3. 需要覆蓋CDC的所有test branches
   4. 很難幸運的覆蓋所有,一般只能發現部分問題
   5. 一般在design后期才發現問題

當SOC design涉及的clock domian太多,用到很多第三方IP,及涉及人員水平參差不齊時, 用SpyGlass CDC來做檢查來保證RTL質量是十分必要的.

The SpyGlass CDC Methodology Flow

各個階段介紹：

• Creating SpyGlass CDC Setup. Goal: cdc_setup; 指定constraints(SGDC file),parameters 及其他指定用於該project的定義來精准運行SpyGlass CDC檢查。可以使用‘sdc2sgdc’ 命令來將 block-level SDC 轉化成相應的SGDC 約束文件。運行‘cdc_setup_check’ goal能夠生成constraints, 但生成的constraint一定要designer仔細review下再用。運行‘cdc_setup’后工具可以理解整個design的architecture， 解決一些block-box的問題，並自動生成‘autoclock.sgdc’及autoreset.sgdc作為 constraint的base 來使用。 
• Verifying SpgGlass CDC Setup.  Goal: cdc_setup_check；檢查setup的正確性和完整性。在進行下一步時一定要修掉該stage報的violation。 如確保所有flip-flop都有時鍾。 ‘set_case_analysis’參數合適定義來確保多時鍾源的flip-flop有指定的時鍾選擇。時鍾的周期，有效沿及domin都被合適定義。
• Performing Clocks and Reset Integrity Checks.    Goal: clock_reset_integrity; 修掉時鍾和復位不完整定義的問題，確保時鍾和復位都被合理定義，並且確保clock/reset沒有glitch和race。
• Performing Block-Level CDC Verification:     Goal: cdc_verify; Fix block-level violations to make the block SpyGlass CDC clean要修掉所有的violations, error和warning都要review，必要時可以waive掉。 清理violation是有先后優先級順序的。

依次修下列violation（priority）:    

            • Ac_sync_group Rule violations; rule Ac_unsync01(for scalar unsync) 和 Ac_unsync02(for vector data unsync), 增加constraint或設置cdc_false_path, 不要考waive來修，也可以定義static,quasi-static來解決. 
            • Convergence violations: rule Ac_conv01,Ac_conv02,Ac_conv03,Ac_conv04 and Ac_conv05.
            • Glitch violations: Ac_glitch* 和 Clock_glitch*
            • Data hold violation: rule Ac_cdc01, 表明 signal/data從快時鍾到慢時鍾發從時hold不住。
            • Data hold issues in synchronized data crossing: rule Ac_datahold01a
            • violations related to data correlation and race conditions: Rule Ac_cdc08, Ac_conv01 and Ac_conv02
            • violations related to reset synchronization and deassertion: Rule Ar_unsync01, Ar_sync01,Ar_asyncdeassert01,Ar_syncdessert01,Reset_sync02
            • violations related to FIFO recognition and verification: Rule Ac_fifo01, SpgGlass可以識別通常的FIFO結構。 也可以在constraint file（SGDC）中指明fifo。

•  Performing SOC-Level CDC Verification:    Verify the SOC using the verified blocks     Goal: cdc_verify_struct
• Signing-off SpyGlass CDC Verification:    View reports and sign-off SpyGlass CDC Verification on the SOC    Goal: N/A