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欢迎网上投稿 www.ChinaAET.com 《电子技术应用》 2017 年 第 43 卷 第 11 期0 引言随着半导体生产工艺的不断发展，数字芯片的工作频率显著提升，芯片功耗也随之增加。 时钟信号作为数字系统的“心脏”，对于数字系统的功能 、性能 和稳定 性起决定性作用 [1] 。 因此时钟信号的特性以及时钟树的布局引起了设计人员的高度重视，如何降低时钟信号的传播 延 时 (Clock Latency) 和 时 钟 偏 移 (Clock Skew) ， 减 小PVT(Process ， voltage, temperature) 环 境变 量的影 响和 功耗成为了当今时钟树设计的主题。 另外，在生产工艺迅速发展的今天， 工艺的提升必然会对数字 IC 的设计方法提出新的要求，传统的时钟树结构和驱动器单元库不再适应新的工艺带来的更高要求，因此在先进的生产工艺GF14 nm 下 进 行 基 于 H-Tree 和 clock mesh 的 混 合 时 钟树设计具备一定的实用性和研究价值。现阶段， 数字 IC 主流的时钟 树结 构有 H-Tree 、 X-Tree 、 balanced-Tree 以 及 clock mesh 等[2] ， H-Tree从 中 心点到各个叶节点的距离理论上相等，因此具有时钟偏移小的优点。 但是其对寄存器布局约束要求严格，布线难度大； clock mesh 的时钟树长度短， 因此时钟延迟较。鞘敝悠迫茨岩员Ｖ [3] 。 为了充分利用两种时钟树结构的优势，减少时 钟信 号的 传播延 迟和 偏差 ，降 低环境因素的影响，本文基于 GF14 nm 工艺，研究 H-Tree 和clock mesh 混合时钟树结构。1 基于 H-Tree 和 clock mesh 的时钟树结构时 钟 信 号 的 传 播 在 物 理 设 计 中 的 实 现 形 式 称 为 时钟树，时钟树的 起点 被称为 根节 点 (Root pin) ，时 钟信号14 nm 工艺下基于 H-Tree 和clock mesh 混合时钟树的研究与实现高 华，李 辉( 中国科学技术大学 信息科学技术学院，安徽 合肥 230026)摘 要： 在数字集成电路设计中，时钟信号是数据传输的基准，时钟信号作为数字芯片内部转换频率最高和布线距离最长的信号，也是数字芯片功耗的重要组成部分。 为了优化数字芯片的功耗、功能和稳定性，在 GF14 nm 工艺下对时钟树进行优化设计， 提出一种 H-Tree 和 clock mesh 相结合的混合时钟树结构的设计方法， 通过 clock mesh 和clock spine 的布局优化整体时钟树的性能和稳定性。 仿真结果表明，该混合时钟树能够结构显著提升时钟树性能，有效减少布线长度、时钟偏移以及传播延迟，降低 PVT 等环境参数的影响。关键词： 14 nm ；时钟树综合； clock mesh ； H-Tree中图分类号： TN47 文献标识码： A DOI ： 10.16157/j.issn.0258-7998.171805中文引用格式 ： 高华 ，李辉 . 14 nm 工艺下基于 H-Tree 和 clock mesh 混 合 时 钟 树 的 研究与 实现 [J]. 电子技术应用 ， 2017 ， 43(11) ： 34-37 ， 42.英文引用格式： Gao Hua ， Li Hui. Research and realization of the H-Tree and clock mesh mixed clock tree based on 14 nm tech-nology[J].Application of Electronic Technique ， 2017 ， 43(11) ： 34-37 ， 42.Research and realization of the H-Tree and clock mesh mixed clock treebased on 14 nm technologyGao Hua ， Li Hui(School of Information Science and Technology ， University of Science and Technology of China ， Hefei 230026 ， China)Abstract ： In digital integrated circuit design, the clock signal is the benchmark data transmission. In order to optimize the powerconsumption, function and stability of digital chip, this article designed the clock tree under GF14 nm process and put forward thecombination of H-Tree and clock mesh design method of the clock tree structure innovatively. Through the layout of clock meshand clock spine, clock tree has the optimization of overall performance and stability. Finally ， analysis of prime time shows that thehybrid clock tree structure obviously improved the clock tree performance, effectively reducing the length of the wiring, the clockoffset and propagation delay, reducing the influence of PVT.Key words ： 14 nm ； clock tree synthesis ； clock mesh ； H-Tree微电子技术Microelectronic Technology34