A New Clock Routing Algorithm for High Performance ICs

고성능 집적회로 설계를 위한 새로운 클락 배선

A new clock skew optimization for clock routing using link-edge insertion is proposed in this paper. It satisfies the given skew bound and prevent the total wire length from increasing. As the clock skew is the major constraint for high speed synchronous ICs, it must be minimized in order to obtain high performance. But clock skew minimization can increase total wire length, therefore clock routing is performed within the given skew bound which can not induce the malfunction. Clock routing under the specified skew bound can decrease total wire length Not only total wire length and delay time minimization algorithm using merging point relocation method but also clock skew reduction algorithm using link-edge insertion technique between two nodes whose delay difference is large is proposed. The proposed algorithm construct a new clock routing topology which is generalized graph model while previous methods uses only tree-structured routing topology. A new cost function is designed in order to select two nodes which constitute link-edge. Using this cost function, delay difference or clock skew is reduced by connecting two nodes whose delay difference is large and distance difference is short. Furthermore, routing topology construction and wire sizing algorithm is developed to reduce clock delay. The proposed algorithm is implemented in C programming language. From the experimental results, we can get the delay reduction under the given skew bound.

본 논문에서는 연결 에지 추가 기법을 이용하여 주어진 클락 스큐를 만족시키면서 동시에 총 배선 길이를 증가시키지 않는 새로운 클락 배선 최적화 알고리즘을 제안한다. 고속의 동기식 집적 회로에서는 클락 스큐가 회로의 속도를 제한하는 주된 요소로 작용하므로 성능의 향상을 위해서는 클락 스큐를 최소화해야 한다. 일반적으로 클락 스큐를 최소화하면 총 배선 길이가 증가하므로 오동작하지 않는 클락 스큐 범위 내에서 클락 배선을 수행한다. 이를 이용하여 본 논문에서는 제로 스큐 트리에 연결 점 이동 방법을 적용하여 총 배선길이와 지연 시간을 감소시킨다. 제안하는 알고리즘은 클락 트리의 두 노드 사이에 연결 에지를 추가하여 일반적인 그래프 형태의 클락 토폴로지를 구성하여 주어진 클락 스큐 범위를 만족시키고 동시에 총 배선장의 증가를 억제한다. 연결 에지를 구성하는 두 노드를 선택하기 위한 새로운 비용 함수를 고안하였다. 클락 트리 상에서 지연 시간의 차이가 크면서 거리가 가까운 두 노드를 연결함으로서 싱크 사이의 지연 시간의 차를 감소시켜서 클락 스큐를 감소시킨다. 또한 클락 신호선의 지연 시간 최소화를 위하여 배선 토폴로지 설계 및 배선 폭 조절 알고리즘을 개발하였다. 본 논문에서 제안하는 알고리듬을 C 프로그램 언어로 구현하여 실험한 결과 주어진 스큐 범위를 만족시키면서 지연 시간을 감소시키는 효과를 얻을 수 있었다