iCTS · 时钟树综合

核心能力

iCTS（Clock Tree Synthesis）负责在标准单元布局完成后，构建从时钟源（PLL/OSC）到所有时序寄存器时钟引脚的缓冲树网络。目标是控制时钟偏斜（skew）在约束范围内、最小化插入延时（latency）、并保证时钟信号的转换时间（transition/slew）满足工艺要求。iCTS 基于 DME（Deferred-Merge Embedding）与 Slew-Aware 的双重框架——自底向上做几何合并、自顶向下做时序传播与矫正。

Agent 可以将 iCTS 从一个"一键构建"的工具升级为可交互的时钟树调试平台。具体场景包括：时钟树结构巡检——Agent 调用 iCTS 的 inspect 能力，遍历时钟树拓扑、检查每个缓冲级的扇出和负载、识别异常长的支路或扇出过大的节点；局部时钟树重综合——在 STA 发现某条时钟路径 skew 超标后，Agent 不是重跑整个 CTS，而是仅对问题子树做局部 rebuild（调整缓冲类型、插入额外缓冲级、或修改走线拓扑）；skew 目标调优——Agent 可尝试不同的 skew_target（如 0.02ns vs 0.05ns），观察对 buffer count 和 total latency 的 trade-off，为 PPA 优化提供依据。

在多时钟域设计中，iCTS 先为每个时钟域独立构建时钟树，再通过 iSTA 评估跨域 skew 后做顶层平衡。Agent 可以在多时钟场景下做更智能的协调——识别哪些时钟域之间存在严格的 skew 约束（如源同步接口），优先平衡这些域的时钟树；而对异步时钟域放宽约束以节省面积和功耗。

iCTS 支持可扩展的时序模型：互连线使用 PERI 模型计算 slew、Elmore 模型计算延迟；缓冲器插入延时使用查表法（LUT）加双线性插值。Agent 可以切换为机器学习模型（XGBoost / CatBoost）做更精确的缓冲器延时预测。大规模设计下（寄存器 > 3000），iCTS 自动启用 K-Means 聚类将时钟网分割为子区域分别构建局部树后合并。

Agent 调用方式

# Agent 调用 iCTS 进行时钟树综合
from ieda_client import IEDAClient

client = IEDAClient()

# 基础时钟树构建
result = client.call("iCTS.synthesize",
    design_ref="snap_7f3a",
    skew_target=0.05,
    latency_target=1.0)

# Agent 检查结果，必要时局部重综合
if result['achieved_skew'] > 0.05:
    # 对超标子树做 rebuild
    repair = client.call("iCTS.rebuild_subtree",
        clock_tree_ref=result['clock_tree_ref'],
        subtree_root="clk_buf_42",
        target_skew=0.03)

# Agent 遍历时钟路径，提取用于 AI 的特征
for path in result['clock_paths']:
    print(f"Path: {path['name']}, levels: {path['levels']}")

{
  "tool": "iCTS.synthesize",
  "arguments": {
    "design_ref": "snap_7f3a",
    "skew_target": 0.05,
    "latency_target": 1.0
  }
}

# Tcl 交互式时钟树综合
iCTS::set_design snap_7f3a
iCTS::set_skew_target 0.05
iCTS::set_latency_target 1.0
iCTS::set_buffer_types {BUF_X1 BUF_X2 BUF_X4}
iCTS::synthesize
iCTS::report_clock_tree
iCTS::check_skew -threshold 0.05
iCTS::write_def -output snap_7f3a.cts.def

输入 / 输出契约

在流程中的位置

    ··· 前置步骤 ···
         │
  ┌─────────────┐
  │    iPL      │  标准单元布局完成
  │  Placement   │
  └──────┬──────┘
         │  placed design
         ▼
  ┌─────────────┐
  │   iCTS     │  ← 当前工具：时钟树综合
  │ Clock Tree   │
  └──────┬──────┘
         │  clock_tree_ref
         ▼
  ┌─────────────┐
  │    iTO      │  时序优化（hold/DRV 修复）
  │ Timing Opt   │
  └──────┬──────┘
         │
         ▼
  ┌─────────────┐
  │    iRT      │  布线
  │   Routing    │
  └──────┬──────┘
    ··· 后续步骤 ···

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