静态时序分析（Static Timing Analysis）基础（4）
STA流程及分析方式
STA的流程如图二十所示，而其分析验证的项目就是我们前文提及之时序检查相关的Timing Arc，如Setup Time、Hold Time等等。以下我们针对Setup Time举1实际范例来说明STA的分析方式。
图二十
n Setup Time
设计电路如图二十一所示，时序模型（Timing Model）及时序限制（Timing Constraint）如下：
图二十一
所有逻辑闸在输出讯号上升时最长的延迟时间为3ns，最短为2ns。 所有逻辑闸在输出讯号上升时最长的延迟时间为2ns，最短为1ns。 所有连线（Net）最长的延迟时间为2ns，最短为1ns。 所有Flip-Flop Clock到Q的延迟时间为3ns。 所有Flip-Flop的Setup Time为1ns（Ts）。 所有Flip-Flop的Hold Time为1ns（Th）。 Clock周期为14ns（Dclkp）。 Clock source latency为2ns（Dclks）。 Clock network latency为3ns（Dclkn）。 Clock uncertainty为1ns（Dclku）。 B及C的input delay皆为1ns（Da、Db、Dc）。 Y的output delay为3ns（DY）。
接下来，我们以Step-By-Step的方式说明时序分析的方式。
1. 首先找出所有Timing Path，我们只列出具代表性的3条Timing Path来加以说明。
图二十二
2. 假设输入A讯号由0变1，计算第1条Path终点讯号到达的时间（Arrival Time简称AT）。
3. 假设输入A讯号由1变0，计算第1条Path终点AT。
图二十四
4. 计算第1条Path终点的需求时间（Required Time，简称RT）。
图二十五
5. 假设输入A讯号由0变1，计算第1条Path终点的Slack。Slack等于RT和AT的差值，对于Setup Time验证来说等于RT - AT，对于Hold Time验证来说等于AT - RT。在此Setup Time范例中，Slack为正，表示讯号实际到达Path终点时间比必须到达的时间还早，因此Timing是满足的。
图二十二六
6. 假设输入A讯号由1变0，计算第1条Path终点的Slack。Slack为正，因此Timing是满足的。
综合5和6，第1条Path的Timing是符合规格的，其Slack为4ns（取较差状况）。
图二十七
7. 假设前级Flip-Flop的讯号由0变1，计算第2条Path终点的AT。
图二十八
8. 假设前级Flip-Flop的讯号由1变0，计算第2条Path终点的AT。
图二十九
9. 计算第2条Path终点的RT
图三十
10. 假设前级Flip-Flop的讯号由0变1，计算第2条Path终点的Slack。Slack为负，因此Timing不满足。
图三十一
11. 假设前级Flip-Flop的讯号由1变0，计算第2条Path终点的Slack。Slack为负，因此Timing不满足。
综合10和11，第2条Path的Timing不满足，其Slack为-3。
图三十二
12. 假设前级Flip-Flop的讯号由0变1，计算第3条Path终点的AT。
图三十三
13. 假设前级Flip-Flop的讯号由1变0，计算第3条Path终点的AT。
图三十四
14. 计算第3条Path终点的RT。
图三十五
15. 假设前级Flip-Flop的讯号由0变1，计算第3条Path终点的Slack。Slack为负，因此Timing不满足。
图三十六
16. 假设前级Flip-Flop的讯号由1变0，计算第3条Path终点的Slack。Slack为负，因此Timing不满足。
综合15和16，第3条Path Timing不符合规格，其Slack为-4。
图三十七
综合上述分析结果，此电路的时序不符合规格，其Critical Path是Path3，Slack为-4。
总结
本文先对STA的概念做概念性的介绍，在下集的文章中，将对STA在实际IC设计流程中的应用举一范例说明，请各位拭目以待。