笔试 | 时钟抖动和偏移clock jitter 和 clock skew？CTS 时钟树综合对 uncertainty 的影响

在时钟电路的设计中，存在 jitter 和 skew 问题。请解释下：

1. 什么是 jitter，什么是 skew？

2. 在 pre-CTS 的时序约束中，setup 和 hold 的 clock uncertainty 分别由什么组成。

解析：

（1）名词解释

jitter，时钟抖动；

skew，时钟偏斜；

uncertainty，时钟不确定性，包括 jitter 和 skew；

Clock Tree Synthesis，时钟树综合，简称CTS；

（2）具体分析

clock 时钟有不确定性（clock uncertainty），其中包括 clock jitter（时钟抖动）和 clock skew（时钟偏斜）。

clock jitter，抖动来自时钟的产生源，比如晶振、PLL，可以理解为 PLL jitter，是频率上的不确定性，是频偏，即针对这一个时钟，前后周期在变，jitter = T2 - T1（或者也存在占空比上的不确定性）；

clock skew，偏斜来自时钟树的延迟，是一个时钟到达不同时序逻辑单元的时刻不同，但是周期是不变的，存在相位差，是相偏，可以理解为 clock tree skew，是相位上的不确定性；

对于 jitter，是晶振本身或者 PLL 电路带来的，受到温度等影响，有一定的振荡频率偏移，设计者可以更换稳定性更好的晶振来降低 jitter；

对于 skew，是时钟树上的延迟，可以通过插入 buffer 来改变，时钟树综合布线后，skew 值确定；

对于同一个时钟到达不同的时序逻辑单元：

pre-CTS 预布局阶段，时钟树 clock tree 还没有综合，所以 clock tree 的 skew 还不确定，在分析 setup 和 hold 的时候都需要考虑 skew；

对于 setup，由于发射沿和捕获沿是相邻的两个沿，所以要考虑 skew，也要考虑 jitter；

对于 hold，由于发射沿和捕获沿是同一个沿，所以只要考虑 skew，不需要要考虑 jitter；

如下图所示：

post-CTS 后布局阶段，时钟树 clock tree 已经综合，所以 clock tree 的 skew 已经确定，在分析 setup 和 hold 时的clock uncertainty 不确定性时，不需要将 skew 作为时钟不确定性的一部分（clock uncertainty）；

对于 setup，由于发射沿和捕获沿是相邻的两个沿，所以不确定性要考虑 jitter；

对于 hold，由于发射沿和捕获沿是同一个沿，不需要要考虑 jitter，没有时钟不确定性