iTO · 时序优化

核心能力

iTO 是 iEDA 流程中承上启下的时序收敛引擎——它不负责做静态时序分析（那是 iSTA 的工作），而是基于 STA 的诊断结果，生成并执行时序修复方案。iTO 在 CTS 后和布线后两个关键节点介入：CTS 后主要修复 hold 违例（时钟树引入的 skew）和 setup 违例（长路径）；布线后做 post-route ECO——在尽量不改变布线拓扑的前提下修复 residual 时序违例。

Agent 与 iTO 的协作是 EDA Agent 工作流中最具闭环特征的场景：diagnose → generate proposals → evaluate → apply → re-ST A → verify。Agent 调用 iTO.diagnose 获取违例路径列表和每条的 slack/WNS 分布；然后调用 iTO.optimize 生成 ECO proposals（包括 resize 驱动能力、VT swap、buffer insertion、gate sizing 等候选操作）；Agent 可根据自身策略筛选 proposal 子集（如只选面积增加 < 5% 的修改、优先不改变布线的 ECO）；apply 后调用 iSTA 验证修复效果。如果仍有违例，Agent 可调整 strategy（conservative → aggressive）或 target_slack 进入下一轮迭代。

在 AI 增强场景下，Agent 可将 iTO 的 diagnose 输出（违例路径特征：级数、单元类型分布、线长估计、VT 混合比例）作为输入特征，用学习模型预测哪种修复策略最可能成功，从而减少 trial-and-error 的轮次。对于高频出现的违例模式（如某类 buffer 总是 under-drive），Agent 可以将其记录为 rule，在后续设计中提前预防。

iTO 的优化算法基于 Lagrangian Relaxation 和贪心 gate sizing 框架。Agent 可调参数包括：优化策略（conservative 只做最小改动、aggressive 允许大幅面积换取时序）、target_slack（修复 slack 到多少即停止）、max_iterations（最大迭代轮数）。iTO 与 iSTA 深度绑定——每次 optimize 调用前后都需要 STA 提供 timing graph 和 slack 信息。

Agent 调用方式

# Agent 调用 iTO 做闭环时序修复
from ieda_client import IEDAClient

client = IEDAClient()

# Step 1: 诊断违例
proposals = client.call("iTO.diagnose",
    design_ref="snap_7f3a",
    scenario="func_worst")

# Agent 可 inspect 每一条 proposal
for p in proposals:
    print(f"{p['path']}: slack={p['slack']}, type={p['violation_type']}")

# Step 2: 执行优化（保守策略）
result = client.call("iTO.optimize",
    design_ref="snap_7f3a",
    scenario="func_worst",
    strategy="conservative",
    max_iterations=10)

# Step 3: Agent 验证结果
print(f"Changes applied: {result['applied_changes']}")
print(f"New WNS:         {result['new_wns']}")
print(f"New TNS:         {result['new_tns']}")

# Step 4: 如果 WNS 仍为负，切换 aggressive 策略
if result['new_wns'] < 0:
    result = client.call("iTO.optimize",
        design_ref="snap_7f3a",
        scenario="func_worst",
        strategy="aggressive")

{
  "tool": "iTO.optimize",
  "arguments": {
    "design_ref": "snap_7f3a",
    "scenario": "func_worst",
    "strategy": "conservative"
  }
}

# Tcl 交互式时序优化
iTO::set_design snap_7f3a
iTO::set_scenario func_worst
iTO::set_strategy conservative
iTO::optimize -design snap_7f3a -scenario func_worst -strategy conservative
iTO::report_proposals
iTO::apply_proposals -count 20
iTO::write_def -output snap_7f3a.opt.def

输入 / 输出契约

在流程中的位置

    ··· 前置步骤 ···
         │
  ┌─────────────┐
  │    iCTS     │  时钟树综合完成
  │ Clock Tree   │
  └──────┬──────┘
         │  cts design
         ▼
  ┌─────────────┐
  │   iTO      │  ← 当前工具：时序优化（CTS 后）
  │ Timing Opt   │
  └──────┬──────┘
         │
         ▼
  ┌─────────────┐
  │    iRT      │  布线
  │   Routing    │
  └──────┬──────┘
         │  routed design
         ▼
  ┌─────────────┐
  │   iTO      │  ← 再次介入：Post-Route ECO
  │ Timing Opt   │
  └──────┬──────┘
         │
         ▼
  ┌─────────────┐
  │  iSTA Signoff│  签核时序验证
  └─────────────┘

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