I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   39 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 2 5 ,   p p .   1 5 2 5 ~ 1 540   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijeecs.v 39 .i 3 . p p 1 5 2 5 - 1 5 4 0          1525     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   O ptimi zing  t imi n g  clos ure and enh a ncing  ef fic iency  i RTL   desig n:  a  f o cus  on phy sica l desig n t a sks  f o r I2 C desig n blocks       M a dh ura   Ra m eg o wda 1 K rut t hik a   H ireba s ur  K rish na pp a 2 ,   Div y a s hree   Y a ma du r   V enk a t esh 3   K o k ila   S re eniv a s a 4   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   D a y a n a n d a   S a g a r   C o l l e g e   o f   En g i n e e r i n g ,   B a n g a l o r e ,   I n d i a     2 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   S o u t h e r n   U n i v e r si t y   a n d   A & M   C o l l e g e ,   B a t o n   R o u g e ,   U n i t e d   S t a t e s   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   S J B   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   B a n g a l o r e ,   I n d i a   4 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   D a y a n a n d a   S a g a r   U n i v e r si t y   H o s u r   R o a d ,   B a n g a l o r e ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   23 2 0 2 4   R ev is ed   Ap r   13 2 0 2 5   Acc ep ted   J u l   2 2 0 2 5       Ac h iev in g   p re c ise   ti m in g   c lo s u re   in   in te g ra ted   c ircu i (IC)   d e sig n   is  a   sig n ifi c a n t   c h a ll e n g e ,   e sp e c ially   with   t o d a y ' ra p i d   tec h n o l o g y   a d v a n c e m e n ts  a n d   i n tri c a te  d e si g n   sp e c ifi c a ti o n s.   Ev e n   wit h   i n ten se   p o st - sy n th e si s   o p ti m iza ti o n ,   ti m in g   v io lati o n s   p e rsist  p a rti c u larl y   i n   m u lt i - c o r n e r,   m u lt i - m o d e   d e si g n s.   Th is   re se a rc h   wo rk   e m p h a siz e th e   n e c e ss it y   f o p o we r - e fficie n m e th o d a n d   stre a m li n e d   a p p ro a c h e t o   b o o st  t imin g   c l o su re   a n d   p h y sic a v e rifi c a ti o n .   M o d e rn   IC  d e sig n   t h ri v e o n   e ffe c ti v e   p h y si c a d e sig n   o p ti m iza ti o n   stra teg ies ,   u su a ll y   tac k led   to p - d o wn .   C lo c k   tree   sy n t h e sis   (CTS is t ra n sfo rm a ti v e   wh ich   e ff e c ti v e ly   a d d re ss e s c lo c k   d e v iatio n ,   late n c y ,   tran siti o n   ti m e ,   a n d   in se rti o n   d e lay .   Th is  in v e stig a ti o n   m a in l y   f o c u se o n   imp ro v i n g   ti m i n g   c l o su re   f o i n ter  in teg ra ted   c ircu it   (I2 C)   d e si g n   b l o c k s   u sin g   c u st o m - d e sig n e d   c c o p t _ sp e c   a n d   m m m c . tcl  fil e to   su p p o rt  m u lt i - c o rn e r,   m u l ti - m o d e   se tt i n g s   a n d   sig n ifi c a n tl y   re d u c e re g ister - to - re g ister   p a th   v io lati o n s fr o m   8 0   to .   0 .   Ad d it io n a l ly ,   th e   d e v e lo p m e n t   a n d   th e   u sa g e   o f   m m m c . tcl  a n d   g lo b a fil e a re   h ig h li g h ted   a c rit ica c o m p o n e n ts  in   th e   d e sig n   p ro c e ss .   K ey w o r d s :   A p p licatio n   s p ec if ic  in teg r ate d   cir cu it   C lo ck   tr ee   s y n th esis   I n ter   in teg r ate d   cir cu it    Pro ce s s   v o ltag tem p er atu r e     R esi s to r ca p ac ito r     Sy n o p s y s   d esig n   c o n s tr ain ts   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma d h u r R am eg o wd a   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics an d   C o m m u n icatio n   E n g in ee r i n g ,   Day an an d a   Sag ar   C o lleg o f   E n g in ee r in g   B an g alo r e,   Kar n atak a ,   5 6 0 1 1 1 ,   I n d ia   E m ail: m ad h u r a - ec e@ d ay an a n d asag ar . ed u       1.   I NT RO D UCT I O N   I n teg r atin g   p r e - d esig n e d   g ates  an d   c o m p o n en ts   f r o m   d iv e r s d esig n er s   in to   s em ico n d u ct o r   d ev ices  d em an d s   m eticu lo u s   atten tio n   to   d etail  b ec au s th e   p h y s ical  d esig n   ac tiv ities   h av to   s tr ik e   b alan ce   with   t h e   s ev er tim in g   co n s tr ain ts .   T h is   p r o ce s s   in v o lv es  s tr ateg ica lly   p lacin g   b u f f er s   to   c o n tr o l   s ig n al  tr a n s itio n s ,   o p tim izin g   ce ll  s izes  to   m in i m ize  d elay s ,   an d   f in e - tu n i n g   wir len g th s   to   en s u r s ea m l ess   in teg r atio n   an d   ef f icien p er f o r m an ce .   C r itical  s tag es  in   th i s   p r o ce s s   in clu d f lo o r   p lan n i n g ,   p o wer   d is tr ib u tio n ,   co m p o n en t   p lace m en t,  an d   clo c k   tr ee   s y n th esis   (C T S) .   T h p r o ce d u r es  o u tlin ed   ar n ec ess ar y   to   en h an ce   th e   p er f o r m an ce   an d   r eliab ilit y   o f   th wh o le  d esig n .   T h er is   a n   em p h asis   o n   p r ec is io n   an d   co o r d in atio n   s o   th at   ea ch   co m p o n en t w ill p er f ec tly   in teg r ate  to   cr ea te  a n   ef f icien t   an d   r eliab le  s em ico n d u cto r .   Flo o r   p lan n in g   in v o lv es  s tr ateg ically   p lacin g   co m p o n e n ts ,   task   cr u cial  in   o p tim izin g   p e r f o r m an ce   an d   m in im izin g   i n ter f er e n ce .   Po wer   p lan n in g ,   o n   th o th er   h an d ,   in v o lv es  ef f icien d eli v er y   an d   ef f ec tiv e   m an ag em en t o f   p o wer   t h r o u g h o u th d esig n .   T h is   ac cu r ate   p lace m en o f   co m p o n en ts   r ed u ce s   s ig n al  lo s s   an d   d elay .   T h C T r ef er s   to   th p r o ce s s   o f   d is tr ib u tin g   clo c k   s ig n als  u n if o r m ly   to   all  s eq u en ti al  elem en ts   u s ed   in   th d esig n   [ 1 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  39 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 25 1 5 2 5 - 1 5 4 0   1526   I n   C T S,  clo c k   s ig n als   s h o u ld   b e   d is tr ib u ted   eq u itab ly   to   h av m in im u m   clo ck   s k ew,   laten cy ,   an d   tr an s itio n   tim e.   T h ter m   clo c k   s k ew,   s ig n if ican t tim d if f er en ce   b etwe en   th ar r iv al  o f   clo ck   s ig n al  at  two   d if f er en t   f lip - f l o p s ,   a n d   cl o ck   laten cy ,   th tem p o r al   d if f e r e n ce   b etwe en   th e   o r ig in   o f   th e   clo ck   p in   an d   th e   f lip - f lo p s ,   ar n o ju s d ef in itio n s   b u cr itical  f ac to r s   th at  n ee d   to   b h an d led   with   ca r to   av o id   an y   k in d   o f   tim in g - r elate d   is s u es  in   ASI C   d esig n .   B u f f er s   ar s tr ateg ically   p lace d   alo n g   t h clo ck   p ath way s   to   en s u r th at  th clo ck   d ela y   r e m ain s   co n s is ten f o r   all  t h e   clo ck   in p u ts ,   th er eb y   d is tr ib u tin g   th e   clo ck   s ig n als  ef f ec tiv el y   with   m in im al  d if f er e n ce s   in   cl o ck   ar r i v al  tim es [ 2 ] .   Glo b al  n etwo r k s   s er v as  th in itial  s tag es  o f   C T S   f o r   clo ck   s ig n als,  with   clo ck   p r o p ag atio n   o cc u r r in g   o n ly   af ter   n ec ess ar y   tu n in g s   ar e   m ad e   th r o u g h   b u f f er   a n d   in v er te r   a d d itio n .   T h i s   tech n ical  m eth o d   en s u r es  th ev en   p r o p a g atio n   o f   clo c k   s ig n als  to   all  r el ev an co m p o n en ts ,   h e n ce   im p r o v in g   th o v er all  ef f ec tiv en ess   o f   th s em ico n d u cto r   d esig n   in   m ee tin g   s tr in g en t tim in g   r eq u ir em en ts .   Sig n if ican t c o n tr ib u tio n s   o f   th is   p ap er   in clu d e:     T h o r o u g h   ex p lan atio n   o f   th e   p h y s ical  d esig n   c h o r es  f o r   a   p ar ticu lar   n etlis o f   in ter   in te g r ated   cir c u it  ( I 2 C )   d esig n   b lo ck s   with   p o w er   r ed u ctio n ,   v i o latin g   p ath s .     Dev elo p ed   th cc o p t_ s p ec   f il e,   co n g esti o n   r e p o r t ,   a n d   co m p ar ed   th em   u s in g   tim in g   r ep o r ts   at  ea ch   d esig n   s tep ,   an d   f ix ed   d esig n   v io latio n s .       T h d ev elo p m en o f   th g lo b al   f iles   an d   m m m c. tcl  f o r   th e   d e s ig n   is   em p h asized   s u cc ess f u lly .   T h is   r esear ch   wo r k   p r esen ts   n o v el  ap p r o ac h   f o r   I 2 C   b lo c k   tim in g   o p tim izatio n   u s in g   c u s to m ized   p h y s ical  d esig n   f iles   an d   m o d i f ied   C T m eth o d o lo g ies  f o r   p o wer - co n s cio u s   tim in g   clo s u r an d   p ath   v i o latio n   f ix in g .   Desig n in g   an   ef f icien an d   r eli ab le  v er y   lar g e - s ca le  in teg r atio n   ( VL SI)   ci r cu it  is   ch allen g i n g   b ec a u s o f   d esig n   co m p lex ity ,   p o wer   co n s u m p tio n ,   d esig n   r u le  v i o latio n s ,   an d   tim in g   clo s u r e.   A n   ef f ec tiv p h y s ical  d esig n   s tr ateg y   ca n   o v er c o m ea ch   o f   th m e n tio n ed   ch allen g es,  wh ich   m a y   s m o o th ly   p r o v id cl o ck   d is tr ib u tio n ,   o p tim ize  p ath   d e lay ,   an d   in te g r ate  in n o v ativ e n g in ee r in g   ch an g o r d er   ( E OC )   m eth o d o lo g ies .   T h liter atu r e   r ev iew   d is cu s s es  v ar io u s   a p p r o ac h es  d e v elo p ed   to   h an d le  th ese  c o n s tr ain ts ,   f o cu s in g   o n   r ec en t   d ev elo p m e n ts   in   tim in g   o p tim izatio n ,   p o wer   ef f icien cy ,   an d   lay o u t   p r ec is io n   to   im p r o v VL SI  p er f o r m an c an d   s ca lab ilit y .   T h ese  lim itatio n s   m o tiv ate  th p r o p o s ed   w o r k ,   wh ic h   aim s   to   b u ild   o n   to p   o f   t h ex is tin g   tech n iq u es  an d   in tr o d u ce   n ew   s tr ateg ies  to   f u r th e r   im p r o v e   d esig n   r eliab ilit y   an d   ef f icien cy   in   co m p lex   VL SI  s y s tem s .   R o y   et  a l.  [ 3 ]   aim ed   t o   en h an ce   th ef f icien cy   a n d   p er f o r m an ce   o f   g ated   clo ck   tr ee s   b y   a cc o u n tin g   f o r   th e   ac tiv ity   lev els  o f   d if f er en p a r ts   o f   th e   cir cu it  an d   th p lace m e n o f   r eg is ter s   an d   a d d r ess es  th e   ch allen g es  o f   d esig n in g   clo c k   tr ee s   th at  ar e   b o t h   r o b u s an d   e f f icien t,   p ar ticu lar l y   in   th e   co n tex t   o f   v ar y in g   p r o ce s s ,   v o ltag e,   an d   tem p er at u r ( PVT)   co n d itio n s ,   aim s   to   im p r o v th clo c k   tr ee   d esig n   p r o ce s s   to   ac h iev tim in g   clo s u r e   ac r o s s   m u ltip le  o p er atin g   c o n d itio n s   an d   m o d es  b y   in tr o d u ci n g   an   a d v an ce d   clo ck   tr e r esy n th esis   ap p r o ac h .   Lu   et  a l.   [ 4 ]   estab lis h ed   g ated   C T S   tech n iq u t h at  in co r p o r ates  p o wer   co n s u m p tio n   an d   s lew  r ate  to   en h an ce   o v er all  p er f o r m a n ce   an d   ef f icien c y   in   VL SI  s y s tem s .   L iu   et  a l.  [ 5 ]   h av in tr o d u ce d   an   in n o v ativ ap p r o ac h   to   lo w - p o wer   g ate d   clo c k   tr ee   d esig n ,   aim ed   to   r ed u ce   clo c k   tr ee   p o wer   with   less   g atin g   lo g ic  co m p ar ed   to   p r i o r   clo c k   g ati n g   r esear ch .   T h eir   p r o p o s e d   m eth o d o g ies  ac h iev ed   3 0 r ed u ctio n   in   cl o ck   d iv er g e n ce   an d   im p r o v ed   s k ew  v ar iat io n   ac r o s s   v ar i o u s   co r n er s ,   with   m in im al   1 i n cr ea s in   wir len g th   an d   2 r is in   th b u f f er   a r ea ,   as  d etec ted   in   m u ltip le  test   s ce n ar io s .   J o ão   et  a l.  [ 6 ] ,   th au th o r s   in v esti g ated   cr itical  ch allen g es in   VL SI  cir cu it d esig n   f o r   test ab ilit y ,   f o cu s in g   o n   p h y s ical  d esig n   m eth o d o l o g ies  to   en h a n ce   I C   test   ef f icien cy .   Sriv atsa   et   a l .   [ 7 ]   ex h ib its   h ig h er   f au lt  co v er a g th an   th o r ig in al  d esig n s .   Ad d itio n ally ,   p r o p o s ed   twea k ed   co n v e n tio n al   b o u n d ar y   p o r C T S   s tar tin g   f r o m   th ce n ter   o f   t h e   b lo ck   an d   Mu lti - So u r ce   C T S   with   s y m m etr ic  H - tr ee ,   d em o n s tr atin g   r ed u ce d   laten cy ,   s k ew,   an d   p o wer   co n s u m p tio n .     W u   et  a l.  [ 8 ]   p r o p o s es  m eth o d   f o r   lo clo c k   s k ew  ap p lica b le  to   m ain s tr ea m   in d u s tr y   C T S   d esig n   f lo w.   Pra n a v   an d   Hir em at h   [ 9 ]   in tr o d u ce d   a   r ail  an al y s is   f o r   p o wer   g r i d   q u ality ,   ai d in g   in   d eb u g g in g   I R   d r o p   is s u es  an d   p r o v id in g   o p tim izatio n s   f o r   lo wer   tec h n o lo g y   n o d es.  L u   an d   T ask in   [ 1 0 ] ,   th e   au th o r s   p r o p o s ed   a   p o s t - C T clo ck   d ela y   in s er tio n   m eth o d   f o r   ef f icien tly   u s in g   lim ited   d elay   in s er tio n   s p ac e,   ad d r ess in g   tim in g   v io la tio n s ,   an d   o p tim izin g   th clo ck   p er io d .   T h p ap er s   [ 1 1 ] - [ 1 3 ]   ex p lo r es  th e   tu n a b le   clo ck   b u f f er s   a n d   in v er ter s   d esig n ed   f o r   clo ck   s k ew  o p tim izatio n   in   p r e -   an d   p o s t - C T ar d is cu s s ed .   L as tly ,   th p ap er   [ 1 4 ]   d is cu s s ed   th r ee   m ajo r   clu s ter in g   alg o r ith m s   f o r   VL SI  cir cu i p ar titi o n in g ,   h ig h lig h tin g   th e   K - m ed o id   m o d el’ s   s u p er io r   p er f o r m an ce .   Utilit y   th eo r y   is   s u g g ested   f o r   u s in   ce ll  p lace m en p r o b lem   d ec i s io n - m ak in g   u n d er   r is k   an d   u n ce r tain ty .   Ma d h u r an d   J am u n [ 1 5 ] ,   th au th o r s   h av s u g g ested   s ca n   in s er tio n   m eth o d   f o r   d ef ec t a n aly s is   in   th d esig n   s y n th esis   p r o ce s s .   Stath is   et  a l.  [ 1 6 ] ,   th a u th o r s   h av u tili ze d   s y n c h r o n o u s   V L SI  ar ch itectu r to   g en er ate  c lo ck   tr ee s   u s in g   th a b u tm en a p p r o ac h .   Static  tim in g   an aly s is   ( STA)   was  u s ed   to   ev al u ate  th e   s ca lab le  R C T   th ab u tm en b u ilt.  T h e   p ap e r s   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ]   h ig h lig h ted   th ch i p s   cr itical  p ath   laten c y   an d   clo ck   p ath   s tan d ar d   d ev iatio n   d ec lin atio n ,   r is in   th clo ck   f r eq u en cy   a n d   th s u r g in   clo ck   tr ee   s tr u ctu r e.   B ased   o n   th is ,   th Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         Op timiz in g   timin g   clo s u r a n d   en h a n cin g   efficien cy   in   r tl d esig n :   a   fo c u s   o n   … ( Ma d h u r a   R a meg o w d a )   1527   au th o r s   h a v co n cl u d ed   t h at  th C T S   is   p r o b lem atic  p r o ce d u r th at  v alid ates  th m o ck   e v alu atio n   o f   C T to   m ak p r e - esti m ate  u tili zin g   th h eu r is tic  ap p r o ac h   with o u r eq u ir i n g   th e   u s o f   th li ce n s ed   E DA  to o l.  L o p er a   et  a l.   [ 1 8 ]   h av e   d is cu s s ed   th tr ad itio n al   wo r s t - ca s an aly s is   tech n iq u es  o f te n   u n d er esti m ate  d esig n   p er f o r m an ce   d u e   to   in cr ea s ed   p r o ce s s   v ar iab ilit y   in   d ee p   s u b - m icr o n   tech n o lo g ies.  Fo r   th ch o s en   Sy s tem   o n   C h ip   ( So C )   ar ch itectu r e,   7 0 o f   v io latin g   p at h s   wer r eso lv ed   b y   d ata  p ath   o p tim izatio n ,   with   th r em ain d er ,   30 %,  m o n ito r e d   b y   p u s h - p u ll  an d   E OC   p atch es.  T h eir   p r o p o s ed   wo r k   o n   th in cr em e n tal  E OC   f r am ewo r k   f ix es  9 9 . 0 7 o f   v i o latio n s   in   two   r o u n d s   with   o n ly   3 0 m an u al  ef f o r t,  co m p ar e d   to   t h tr ad itio n al  f l o w’ s   9 6 . 4 3 % f i x   r ate  an d   1 0 0 % m a n u al  ef f o r t.   Y.   Kim   an d   T .   K im   [ 1 9 ] [ 2 0 ]   h av e   p r o p o s ed   Su p er Flo w,   wh ich   is   c u s to m ized   f o r   ad iab atic   q u an tu m - f lu x - p ar am etr o n   ( A QFP)  s u p er co n d u ctin g   ci r cu it s .   Du r in g   th d esig n   p h ase,   S u p er   Flo w   r esp ec ts   th clo ck in g   a n d   m ix ed   ce ll - s ize  lim itatio n s   in   AQFP  cir cu its   wh ile  co n cu r r en tly   o p tim iz in g   wir elen g th   a n d   tim in g .   B ased   o n   ex p er im en ta r esu lts ,   Su p er Flo p er f o r m s   b etter   th an   o th er   d esig n   to o ls   f o r   AQFP  cir cu its   in   ter m s   o f   tim an d   wir elen g t h ,   lay in g   a   s o lid   f o u n d atio n   f o r   f u tu r AQFP  ap p licatio n s .   Min n ella  et  a l.   [ 2 1 ] ,   th au th o r s   h av d is cu s s ed   a   u n iv er s al  R T L   r ep r esen tatio n   s im p le  o p er at o r   g r ap h   ( SOG)   th at  u tili ze d   an d   m o d if ied   ac r o s s   m u lti - s tag Ma ch in L ea r n i n g   m o d els  f o r   ar ea ,   p o wer ,   w o r s n eg ativ e   s lack   ( W NS) ,   an d   to tal  n eg ativ s lack   ( T NS) .   Fu r th er m o r e ,   th ey   p r esen ted   two   d at au g m en tatio n   tech n i q u es   th at   p r o d u ce   R T L   d esig n s   th at  clo s ely   r esem b le   r ea l - wo r ld   d ata,   t h u s   r eso lv i n g   d ata   s ca r city   p r o b lem s .   I n   th ese  p ap er s ,   th e   au th o r s   h av e   h ig h lig h ted   o n   s y n th esis   p r o ce s s   f o r   s lack   ti m an aly s is   an d   f lo o r   p lan n in g   f o r   h ig h   n etwo r k   co m m u n icatio n s   [ 2 2 ] - [ 2 5 ] .       2.   M E T H O D     I n   o u r   p r o p o s ed   r esear ch ,   we   h av u tili ze d   an   I 2 C   d esig n   at  th R T L   an d   co n d u cted   s y n th esis   to   g en er ate  a   g ate - lev el   n etlis t.  Su b s eq u en tly ,   s y n o p s y s   d esig n   co n s tr ain ts   ( SDC )   wer g en er ated   to   d ef in e   th e   d esig n s   tim in g   r eq u ir em en ts ,   wh ich   s er v ed   as  in p u ts   f o r   s u b s eq u e n p h y s ical  d esig n   ac tiv ities .   T h ese   ac tiv ities   wer p er f o r m e d   to   an aly ze   tim in g   p er f o r m an ce   f o r   lo w - p o wer   PVT  s ettin g s   an d   th u s   p r o v id es  in s ig h t in to   th s etu p   a n d   h o ld   co n s tr ain ts .     T h p r o p o s ed   m eth o d o l o g y   i n   Fig u r 1 ,   illu s tr ates  th p h y s ic al  d esig n   p r o ce s s   in   an   I 2 C   R T L   d esig n .   T h f ir s s tep   is   to   s y n th esize  th R T L   to   o b tain   g ate - lev el  n etlis an d   SDC ,   th at  ar u tili ze d   in   p h y s ical  d esig n   task s   to   o p ti m ize  th la y o u t.   L ater   th ti m in g   r ep o r ts   a r g en er ated   t o   v e r if y   to   m e et  th e   d esig n   t im in g   c o n s tr ain ts ,   wh e r th f ee d b ac k   is   p r o v id ed   t o   tu n th p h y s ical  d esig n   task s   to   m ee th tim in g   co n tr ain ts .           Fig u r 1 .   Pro p o s ed   ar c h itectu r e       T h Pro p o s ed   ar ch itectu r c o m p r is es o f   f iv b lo ck s .   E ac h   a r d escr ib ed :   a)   I 2 C   R T L   d esig n :   t h R T L   f o r   I 2 C   d esig n   u s in g   it a s   b e n ch   m ar k   d esig n   is   d ev elo p e d .   b)   Sy n th esis :   t h g en u s   to o is   u ti lized   to   ca r r y   o u s y n t h esis   wi th   SDC   a s   in p u to   g et  g ate  lev el  n etlis an d   SDC   as o u tp u t .   c)   Gate   lev el  n etlis t:  t h r esu lt o f   th s y n th esis   p r o ce s s   is   g ate - lev el  n etlis t,  wh ich   is   tex tu al  d ep ictio n   o f   th lo g ic  g ates  an d   co n n ec tio n s   in   cir cu it.  I f o r m s   th b asi s   f o r   p h y s ical  d esig n   an d   p r o v id es  to o ls   f o r   co m p r eh e n d in g   th d esig n   an d   d esig n in g   th e   ch ip   lay o u t.    d)   Ph y s ical  d esig n   task s :   t h ese  ta s k s   ar illu s tr ated   with   p h y s ical  d esig n   f lo w.   T h Fig u r e   2   o u tlin es  th p h y s ical  d esig n   f lo w,   s tar tin g   w ith   th d esig n   co n f ig u r atio n   a n d   p o wer   p lan n in g .   L ater ,   p h y s ical  o n l y   ce lls   ar in teg r ated   i n to   th e   d esig n   to   en h an ce   s ig n al   in t eg r ity   th at  h elp s   in   p o wer   d is t r ib u tio n .   L ater   th s tan d ar d   ce lls   ar p lace d   f o r   o p tim al  p er f o r m a n ce ,   wh ile  C T S e n s u r es th tim in g   co n s is ten cy   o f   clo c k s .   L astl y ,   th r o u tin g   s tag co m p lete s   th d esig n   b y   c o n n ec tin g   all  th ce lls   wh ile   m ee tin g   tim in g   a n d   d esig n   co n s tr ain ts .   T h p r o p o s ed   w o r k f lo en co m p ass es  th f o llo win g   s tep s ,   i n itialize   th d esig n   s etu p ,   c o n d u ct  f lo o r   p lan n i n g ,   i n s er p h y s ical - o n ly   ce lls ,   I m p lem en p o wer   p lan n in g ,   p er f o r m   p lace m en t,  e x ec u te  C T S ,   an d   c ar r y   o u t r o u tin g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  39 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 25 1 5 2 5 - 1 5 4 0   1528       Fig u r 2 .   Ph y s ical  d esig n   f lo w       2 . 1 .     I nitia liza t io n o f   des ig n set up   I n   th in itial  s tag o f   o u r   r e s ea r ch ,   th R T L   d esig n   is   es tab lis h ed ,   d ef in in g   th d ig ita cir cu it’s   b eh av io r   th r o u g h   h ar d war d e s cr ip tio n   lan g u ag es  s u ch   as  V er ilo g .   T h p r im a r y   o b jectiv e   is   to   o p tim ize  th R T L   d esig n   ea r ly   in   th p r o ce s s ,   r ec o g n izin g   th at   d o w n s tr ea m   s y n th esis   s tag es  ar e   less   ef f ec tiv in   ad d r ess in g   s u b o p tim al  R T L   q u ality .   Ho wev er ,   ass ess in g   R T L   q u ality   d ir ec tly   f r o m   HDL   co d is   ch allen g in g   an d   tim e - co n s u m in g .   I m p o r tin g   th e   d esig n   is   cr u cial  s tep   p r ec ed in g   th e   co n s tr u ctio n   o f   t h f lo o r p la n .   T h is   p r o ce s s   n ec ess itates  f u r n is h in g   all  ess en tial  i n p u ts   to   th p h y s ical  d esig n   im p lem en tatio n   to o to   p r o g r ess   th r o u g h   ea ch   s u b s eq u en t stag s ea m less ly .     Gen er atin g   m m m f ile .   T h m u ltimo d m u lti  co r n er   ( MM MC)  f ile  is   cr ea ted   b y   co n d u ctin g   s tatic   tim in g   an aly s is   co n cu r r en tly   a cr o s s   v ar io u s   o p er atin g   m o d es,  p r o ce s s   v o ltag tem p er atu r ( PVT)   co r n er s ,   an d   p ar asit ic  in ter co n n ec ts .   T h is   f ile  is   g en er ated   u s in g   th I n n o v u s   im p lem en tatio n   to o l,  an d   co r r ec in p u ts   will   b p r o v id e d   th r o u g h   th e   d es ig n   im p o r win d o w.   T h is   f il in clu d es  s p ec if ic   d o c u m en ts   lik th Netlis t:   Netlis t_ m o d u le_ i2 c_ g ln . v ,   L i b r ar y   E x ch a n g Fo r m at:  g s clib 0 4 5 . f ix ed 2 . lef   f iles ,   an d   Vi ew  Def in itio n   VSS  f iles ,   p o wer   n ets:   i2 c. v iew. p o wer   n et  - VDD,   g r o u n d   n ets:   VSS  an d   last ly   v iew  f ile  is   cr ea ted   th r o u g h   a   m u ltid im en s io n al  d ec is io n - m a k in g   p r o ce s s .   T h is   p r o ce s s   in v o lv es  f in d in g   a   b alan ce   b etw ee n   th wo r s t - ca s e   an d   b est - ca s s ce n ar io s ,   an d   also   en tails   ch an g in g   th e   d esig n   to   m ee o p er atio n al  r ea liti es.  T h at  n av ig atio n   h as to   b p e r f o r m ed   b y   lo o k in g   at  d if f er e n t p ar a m eter s   in   th MM MC b r o wser   f o r   th r ig h t v iew  f iles .   T h tech n ical  s tep s   in v o lv ed   in   th p r o ce s s   o f   cr ea tin g   v iew  f ile  th r o u g h   th MM MC  b r o wser   ar as f o llo ws:     C h o o s in g   th co r r ec t lib r ar y   s et:  M ax   ( m ax . lib )   lib r ar y   s et  o r   m in   ( m i n . lib )   lib r a r y   s et.     Select  th ap p r o p r iate  R C   ( R e s is tan ce - C ap ac itan ce )   co r n er s : m ax . r o r   m in . r c.     Settin g   o p er atin g   co n d itio n s E ith er   m ax . o p   o r   m in . o p   m u s t   b ch o s en   th en   s elec th d elay   co r n er s   b y   s elec tin g   m ax _ d elay   o r   m i n _ d elay .     Def in in g   th c o n s tr ain t m o d es in v o lv es d eter m in in g   w h ich   f u n ctio n al  m o d th d esig n   m u s t sati s f y .   T h m ajo r   c o n s id er atio n s   r e q u ir ed   f o r   an aly s is   v iews a r e:     T h s lo o r   f ast  p r o ce s s   h as  to   b s elec ted   f o r   o v er all  v ie ws  o f   an aly s is ,   as  it  will  a f f ec th o v er all   s p ee d   o f   an aly s is   p r o ce s s in g .       ch o ice  b etwe en   s lo an d   f ast  p r o ce s s   h as  to   b m ad w h ile  s ettin g   th an aly s is   v iews,  as  it  d ir ec tly   d eter m in es  th s p ee d   o f   th s etu p   an aly s is th s am ap p lie s   to   h o ld   an aly s is   v iews.  T h es ch o ices  will   allo u s er s   to   ad ap t h eir   v ie f ile  cr ea tio n   ac c o r d in g   to   t h eir   d esig n s   u n iq u e   n ee d s   a n d   co n s tr ain ts ,   en s u r in g   ac c u r ate  an d   ef f icien t a n aly s is .       2 . 2 .     F l o o pla nn ing   ph a s e   Ou r   r esear ch   in v o lv es  co m p r eh en s iv f lo o r   p lan n in g   p r o c ess ,   d eter m in in g   th s tr ateg ic  p lace m en t   o f   f u n ctio n al  b lo ck s   with in   th ch ip   ar ea .   T h is   m eticu lo u s   p lan n in g   ac co u n ts   f o r   cr itical  f ac to r s   s u ch   as  ar ea ,   p o wer ,   a n d   s ig n al  r o u tin g ,   aim in g   to   ac h iev e   an   ef f icien la y o u th at   o p tim izes  o v er all  p e r f o r m an ce .   T h e   f lo o r   p lan n in g   in v o l v e s   cr u tial step s   th at  ar v er y   im p o r tan t in   t h p r o ce s s   o f   ch ip   d esig n   d ev elo p m en t.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         Op timiz in g   timin g   clo s u r a n d   en h a n cin g   efficien cy   in   r tl d esig n :   a   fo c u s   o n   … ( Ma d h u r a   R a meg o w d a )   1529   T h f ir s s tep   co m p r is es,  th Netlis wh ich   is   a s s o ciate d   w ith   th p h y s ical  lib r ar y   th at  allo ws  ea s y   in co r p o r atio n   o f   ess en tial  d esig n   co m p o n en ts   in to   th e   lay o u t.  co r in itial  is   cr ea ted   to   ac as  th b asic  f r am ewo r k   wh ich   f u r th e r   d e v elo p m en is   b u ilt.  T h n ex s t ep   r eq u ir es  s tr ateg ic  p lace m en o f   i n p u o u tp u ( I O)   p in s ,   last ly   p ad   r in g   wo u ld   b cr ea ted   to   o p ti m ize  th lay o u f o r   ef f ec tiv co n n ec tiv ity   an d   f u n ctio n alit y.   T h ese  p r o ce s s es  co n tin u es  with   p lacin g   m ac r o s   o r   s tan d a r d   ce lls   an d   p lace m en b lo ck ag es.  T h s p ec if icatio n s   o f   p o wer   an d   g r o u n d   n ets  ar ad d r ess ed ,   as  th ese  co m p o n e n ts   ar f u n d am en tal  to   th ch ip s   f u n ctio n in g .   Hen ce ,   th p o wer   an d   m ac r o   r i n g s   ar ac cu r ately   d esig n ed   to   en s u r ef f icien en er g y   d is tr ib u tio n .   T h r o u tin g   o f   p o wer   an d   g r o u n d   n ets  ar wel o r g a n ized   to   m ain tain   co h er en ce   in   o r g a n izatio n   a n d   f u n ctio n ality   in   th e   d esig n .   Fin ally ,   c o m p r e h en s iv v al id atio n   p r o ce s s   is   p er f o r m ed   t o   d etec an d   r ec tif y   an y   d e v iatio n s   f r o m   d esig n   c o n s tr ain ts ,   en s u r in g   th f id elit y   an d   r eliab ilit y   o f   th o v er al ch ip   d esig n .   T h is   s y s tem atic  ap p r o ac h   u n d er s co r es  th s ig n if ican ce   o f   m eti cu lo u s   f l o o r   p la n n in g   in   d r i v in g   th e   s u cc ess f u p r o g r ess io n   o f   th c h ip   d esig n   p r o ce s s .     2 . 3 .     I nco rpo ra t ing   ph y s ica l - o nly   ce lls   Du r in g   th lay o u p h ase,   p h y s ical - o n ly   ce lls   ar p r o p o s ed   wh ich   is   also   r ef er r ed   to   as  f iller   ce lls .   T h ese  ce lls   s er v th e   p u r p o s o f   f i llin g   g ap s ,   s ea m less   co n n ec tiv ity ,   co n t r ib u tin g   to   t h en h an ce m en t   o f   u n if o r m ity   an d   m an u f a ctu r ab i lity   in   th lay o u t.  I n   c h ip   d esi g n ,   th a b s en ce   o f   s p ec if ic  ce l ls   with in   th d esig n   n etlis s ig n als  th eir   in clu s io n   en tire ly   as  p h y s ical  ce lls .   T h ese  p h y s ical   ce lls ,   lack s   r ep r e s en tatio n   in   tim in g   p ath way   r ep o r ts ,   ar ty p ically   in teg r ated   in   th ch ip   d e v elo p m en t in   th s u b s eq u en t p r o ce s s .   T h T ap   ce lls   ar ca teg o r ized   as  n o n - lo g ic  en ti ties   wh ich   ar e q u ip p e d   wit h   s u b s tr ate  ties ,   h ea lth y   ties ,   o r   b o th .   T h e y   ar e   s y s tem atica lly   ar r an g ed   with in   s tan d ar d   ce ll  r o ws  at  p r e d eter m in ed   i n ter v als,  ad h er in g   to   g u id elin es  o u tlin e d   in   th d esig n   r u le  h a n d b o o k .   T ap   ce lls   b ec o m in v alu ab le  wh en   m o s o r   all  n o r m al  ce lls   with in   th lib r ar y   lack   s u b s tr ate  o r   well  tap s ,   en s u r es th e   in teg r ity   a n d   f u n ctio n ality   o f   th ch i p   d esig n .   An o th er   ess en tial  co m p o n en t   in   ch ip   d esig n   is   th e n d - ca p   ce ll,  wh ich   is   ty p ically   d ev o i d   o f   lo g ic   f u n ctio n s   b u s er v es  v ar io u s   p u r p o s es,  s u ch   as  ac tin g   as  d ec o u p lin g   ca p ac ito r   f o r   th p o wer   r ail.   I is   im p o r tan to   p r o v id e   s u itab le  en d - ca p   ce lls ,   as  th to o l   s u p p o r ts   an y   s tan d ar d   ce ll  in ten d ed   f o r   th is   p u r p o s e.   T h in ten tio n al  u s o f   p r o p er   en d - ca p   ce lls   h elp s   d esig n er s   co n tr o p o wer   d is tr ib u tio n   a n d   m ain tain   s ig n al  in teg r ity   in   o r d er   t o   im p r o v t h o v er al r esil ien ce   an d   r eliab ilit y   o f   ch ip   d esig n .       2 . 4 .     P o wer   pla nn ing   ph a s e   Ou r   p r o p o s ed   m eth o d o l o g y   in clu d es  r o b u s p o wer   p la n n in g   p h ase,   m ain l y   f o cu s es  o n   d is tr ib u tin g   p o wer   an d   g r o u n d   n etwo r k s .   T h is   s tep   aim s   to   m in im ize  v o ltag d r o p s   an d   m itig ate  n o i s e,   ev en tu ally   elev ates  th o v er all  p e r f o r m an ce   o f   th e   I C .   T h I C   d esig n   in v o lv es  co m p lex   p o wer   d is tr ib u tio n   p r o ce s s   th at  co n tain s   n u m er o u s   cr itical  elem en ts   to   co n d u ct  p o wer   s m o o th ly   ac r o s s   th ch ip .   T h e   p r im ar y   co n s titu en o f   s y s tem   in clu d es p o wer   r i n g s   th at  b asically   cr ea te  lo o p   f o r   d is tr ib u tin g   VDD  p o wer   ar o u n d   th c h ip   an d   en s u r es th at  s u f f icien t p o wer   is   s u p p lied   to   ev er y   s ec tio n   o f   th cir cu it.  T h r in g s   ar th m ain   p o wer   d i s tr ib u tio n   ch an n els  an d   h elp s   to   s tab ilize  v o ltag l ev els b y   s m o o th i n g   o u t v ar iati o n s   in   th cir c u it.   I n   ad d itio n   to   p r o v id in g   p o wer   r in g s   with   f u n ctio n ality ,   p o wer   s tr ip s   s er v as  in ter m ed iar y   co n n ec tio n s   t h at  d is tr ib u te   th e   v o ltag e   s o u r ce   s o u r ce   ( VSS)  an d   v o ltag d r ain   s u p p l y   ( VD D)   f r o m   th e   r in g s   to   o th er   c h ip   l o ca tio n s .   A n o th er   p u r p o s o f   th ese   p o wer   s tr ip s   is   to   k ee p   th e   s u p p ly   o f   p o wer   u n if o r m   f o r   all  f u n ctio n al  b lo c k s   an d   s tan d ar d   ce lls ,   th u s   r ed u ce s   th im p ed an ce   an d   im p r o v es th o v er all  p er f o r m an ce   o f   th e   ch ip .   T h f in al  co n n ec tio n s   b etwe en   th p o wer   v o ltag es  a n d   th r e f er en ce   ce lls   ar m a d u s in g   th p o wer   r ails ,   wh ich   allo d ir ec t p o we r in g   o f   ce r tain   ce lls   d ir ec tly   f r o m   th ch i p .     T h elec tr o m ig r atio n   ( E M)   an d   in ter n al  r esis tan ce   ( I R )   ar ess en tial  co n s id er atio n s   in   p o wer   d is tr ib u tio n   s y s tem   d esig n .   E r ef er s   to   th p h en o m en o n   b y   wh ich   elec tr o n   f lo th r o u g h   m etallic  tr ac es  lead s   to   th g r ad u al  d eg r a d atio n   o f   th m ater ial  an d ,   h en ce ,   ca lls   f o r   ca r ef u p la n n in g   a n d   d im en s io n in g   o f   p o wer   co n d u cto r s   to   av o id   th e   r is k s   o f   h ig h   cu r r en d e n s ities .   On   th o th er   h an d ,   I R   r ef er s   to   o p p o s itio n   to   b e   en co u n ter e d   with in   th p o wer   d is tr ib u tio n   n etwo r k   o f   a   ch i p   ( No C ) ,   im p ac tin g   b o t h   v o ltag d r o p   an d   p o wer   d is s ip atio n .     T h C o r Po wer   R in g   with   v e r tical  an d   h o r izo n tal  p o wer   s tr ap s   h elp s   ef f icien tly   to   s u p p ly   p o wer   to   th co r elem en t s .   Fu r th er ,   th ese  co m p o n e n ts   d is s ip ate  p o wer   th r o u g h o u th co r ar ea   an d   also   ea ch   f u n ctio n al  u n it  ac q u ir en o u g h   en er g y   f o r   p r o p er   f u n ctio n i n g .   T h f o u n d atio n   o f   th is   ch ip   ar ch itectu r is   s et   o f   s p ec ialized   co m p o n en ts ,   in clu d es  th C o r Po wer   R in g   a n d   v e r tical  an d   h o r iz o n tal  p o wer   s tr ap s ,   wh ich   a r e   ess en tial  f o r   ef f icien p o wer   d is tr ib u tio n   to   th c o r e   co m p o n en ts .   T h ese  en a b le  th e   ev e n   d is tr ib u tio n   o f   p o wer   ac r o s s   th co r ar ea   s o   th at  all  th b asic f u n ctio n al  u n its   ad eq u ate  en er g y   to   p e r f o r m   o p tim ally .     2 . 5 .     P l a ce m ent   ph a s e   T h p lace m e n p h ase  p er f o r m s   th ass ig n m en o f   th l o g ic   ce lls   to   s p ec if ic  lo ca tio n   o n   th c h ip   with   th g o al  o f   s tr ateg ic  p lac em en th at  m i n im izes  wir elen g th   an d   m a x im izes  th tim in g .   Placem en in   c h ip   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  39 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 25 1 5 2 5 - 1 5 4 0   1530   d esig n   is   a   s tep   o f   th e   p la ce   a n d   r o u te   ( Pn R )   m eth o d o l o g y ,   wh er s tan d ar d   ce lls   ar e   p lace d   o p tim ally   in   th e   co r ar ea .   Stan d ar d   ce lls   ar e   ess en tial  b u ild in g   b l o ck s   d e f in ed   lo g ically   in   th Netlis t.  Su b s eq u en tly ,   it  is   p lace d   ap p r o p r iately   in   t h p h y s ical  d esig n   o f   th ch i p   with   r eg a r d s   to   m an y   p h y s ical  co n s tr ain ts   d ef in ed   i n   th lay o u t e x ch an g f o r m at  ( L E F)  f iles .   T h p r o b le m   o f   ce ll  p lace m en is   v er y   co m p lex   an d   ch allen g in g   task   s in ce   th q u ality   o f   p lace m en ts   h as  d ir ec an d   cr u cial  im p ac o n   th s u cc ess   o f   s u b s eq u en r o u tin g .   I n c r ea s ed   ef f icien cy ,   lo wer   p o wer   co n s u m p tio n ,   an d   r ed u ce d   laten cy   ca n   b ac h iev ed   o n ly   with   an   o p tim al  p lace m en t.  d esig n   with   o p tim al  p lace m en allo ws  r eli ab le  s ig n al  r o u tin g   p ath s ,   f e wer   in ter co n n ec tio n s ,   lo wer   p ar asit ic  ca p ac itan ce   an d   r esis tan ce .   Fu r t h e r m o r e,   ef f ec tiv p lace m e n co n t r ib u t es  to war d   f u lf illi n g   th d esig n   co n s tr ain ts   s u ch   as  tim in g ,   ar ea ,   an d   p o wer   n ee d s .   T h p lace m en t q u ality   h as a   s ig n if ican t e f f ec t o n   th s u cc ess   o f   th wh o le  ch ip   d esig n h en ce   it  is   o n o f   th m o s cr u cial  s tep s   in   th Pn R   f lo w.   Desig n er s   g en er ally   r eso r to   co m p le x   alg o r ith m s   an d   tech n iq u es  to   ac h iev o p tim u m   p lace m en t   r esu lts .   So m s tr ateg ies  ar ad o p ted   t o   b alan ce   co n f lictin g   g o als  an d   o p tim iz s ev er al  m etr ics  ap p en d   an al y tical  p lace m en t,  in cr e m en tal   p lace m en t,  g l o b al  p lace m en t,  tim in g   clo s u r e,   c o n g esti o n ,   a n d   wir elen g th .   B esid es,  h ier ar ch ical  p lace m en tech n iq u es  ar em p lo y ed   to   h a n d le  th c o m p lex ities   o f   m o d er n   d esig n s   ef f ec tiv ely .   T h er ef o r e,   t h s k illed   ce ll  p lace m en is   cr itical  in   o b tain in g   h ig h   p er f o r m an ce ,   ef f icien t a r ea   u tili za ti o n ,   an d   m an u f ac tu r a b ilit y .     2 . 6 .     CT S   ph a s e   T h p r o p o s ed   ap p r o ac h   will   g en er ate  th C T S ,   r esp o n s ib le  f o r   clo ck   n etwo r k   with   s p ec if ic  h ier ar ch ical  lev el  a n d   d is tr ib u te  th clo ck   s ig n al  to   all  t h s eq u en ce   p iece s   with   m in im al  s k ew  f o r   a   s y n ch r o n o u s   o p er atio n .   C T is   o n o f   th m o s f u n d am en ta s tep s   in   s eq u en tial  cir cu it  d e s ig n   f lo ws.  I aim s   to   b alan ce   co n n ec tio n s   b etwe en   clo ck   p i n s   b y   th i n s er tio n   o f   in v er ter s   o r   b u f f er s .   T h e   u tm o s p u r p o s o f   C T is   to   elim in ate  asy m m etr y   a n d   r e d u ce   th laten cy   tr i g er r ed   b y   th ese  ad d itio n s   to   en s u r u n if o r m   d eliv er y   o f   th clo ck   s ig n al  ac r o s s   th ch ip .   T h is   p r o ce s s   is   cr itic al  to   s y n ch r o n izin g   th o p er atio n   o f   s eq u e n tial   elem en ts ,   th u s   en h an ce s   th o v er all  p er f o r m an ce   an d   r eliab ilit y   o f   th s y s tem .   T y p ically ,   s in g le  clo ck   s o u r ce   d r iv es  all  clo c k   p in s ,   an d   s tr ateg ic  p lan n in g   is   r eq u ir ed   to   ac h iev e   clo ck   b alan ce   an d   m ee s tr in g e n d esig n   r eq u i r em en ts .   Fo r   s ig n als  th at  f ail   to   v io late  d esig n   r u le  c h ec k   ( DR C s ) ,   in   p a r ticu lar   t h r eset  a n d   s ca n   en a b le   s ig n als  with   lar g f an o u ts ,   ar ac cu s to m ed   to   im p r o v th e   s ig n al  in teg r ity   a n d   r ed u ce   p r o p a g atio n   d elay s .   Ho wev er ,   th e   clo ck   s ig n als,  wh ich   ar e   cr itical  to   m ee t   tim in g   s y n c h r o n izatio n ,   a r n o b u f f er e d   b ec au s o f   th eir   v ital  r o le  in   k ee p in g   th t im i n g   ac cu r ate.   Un d er s tan d in g   th im p o r ta n ce   o f   tim in g   c o n s tr ain ts   is   r elev an t   to   en s u r in g   co r r ec d ata  ca p t u r in   f lip - f l o p s .   T h s etu p   ti m is   wh en   th s ig n al  m u s b s tab le  b ef o r th e   clo ck   ed g s ets  th tim in g   r e q u ir em en ts   f o r   d ata  ar r iv al  at  t h d esti n at io n   f lip - f l o p .   T h s etu p   s lack   co u ld   b d eter m in ed   o n ly   wh en   th d at ar r iv al  tim is   id e n tifie d   b ased   o n   th d elay s   ca u s ed   b y   a   lau n ch in g   f lip - f l o p   an d   b u f f er   ce ll.  On   th o th er   h an d ,   th r e q u ir ed   tim e   is   o b t ain ed   b y   s u b tr ac tin g   t h s etu p   tim o f   th ca p tu r e   f lip - f lo p   f r o m   th to tal  p e r io d   o f   th clo c k .   On   th o th er   h an d ,   th h o ld   tim r ep r esen ts   th m in im u m   d u r atio n   s ig n al  m u s r em ain   s tab le  af ter   th clo ck   ed g f o r   r eliab le  d at ca p tu r e.   Ho ld   s lack   is   ca lcu l ated   b y   co m p ar in g   t h d ata' s   a r r iv al  tim with   th ca p tu r f lip - f l o p ' s   r eq u ir ed   h o ld   tim e.   I n   ( 1) - ( 3 )   p r o v id f r am ewo r k   f o r   ca lcu latin g   s etu p   s lack   wh er e,   FF   r ep r esen ts   Fli p f lo p   C lk ,   q   is   d elay ,   T is   b u f f e r   ce ll  d elay ,   C is   C lo ck   p er io d   an d   T su   is   s etu p   tim o f   ca p t u r e   f lip f lo p .   W h ile  (4 ) - ( 6 )   o u tlin e   th m eth o d o lo g y   f o r   d eter m i n in g   h o ld   s lack   w h er e,   T h   r e p r esen ts   h o ld   tim e.   Po s itiv s lack   v alu es  in d icate   ad h er en ce   to   tim in g   co n s tr ain ts ,   wh er ea s   n eg ativ e   s lack   v alu es  s ig n if y   p o ten tial   tim in g   v io latio n s   th at  en tail  o p tim izatio n .   T im in g   a n aly s is   to o ls   u tili ze   s lack   v alu es  to   id en tify   cr itical  tim in g   p ath s ,   en a b les  d esig n er s   t o   r e f in th e   d esig n   an d   m ee t   tim in g   r e q u ir em en ts   iter ativ ely .   T h u s ,   c o m p r e h en s iv u n d er s tan d i n g   o f   th s etu p   a n d   h o ld   tim in g   co n s tr ain ts   is   ess en tial  f o r   en s u r in g   r o b u s an d   r eliab le  c h ip   d esig n s .   Setu p   s lack :        =    (               ) +     (         )   ( 1 )          =   (      )    (               )   ( 2 )         =            ( 3 )     Ho ld   s lack :         =  (               ) +       (         )   ( 4 )          =   (               )   ( 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         Op timiz in g   timin g   clo s u r a n d   en h a n cin g   efficien cy   in   r tl d esig n :   a   fo c u s   o n   … ( Ma d h u r a   R a meg o w d a )   1531       =            ( 6 )     2 . 7 .     Ro uting   ph a s e   R o u tin g   d esig n ates c ar ef u l in t er co n n ec tio n   th r o u g h   m etal  lay er s   in   b etwe en   p lace d   ce lls ,   c o n s id er in g   cr itical  is s u es  lik tim in g   c o n s tr ain ts ,   co n g esti o n ,   a n d   m an u f ac tu r ab ilit y .   T h is   is   c r u cial  s tag f o r   e n h an cin g   r o b u s tn ess   an d   a   well - co n n ec ted   ch i p   d esig n .   Acc o r d in g   to   s et  o f   p r e - d ef i n ed   d esig n   r u l es,  th r o u tin g   p a r t   o f   ch i p   d esig n   in v o lv es  cr ea tin g   m etal  wir es  to   estab li s h   c o n n ec tio n s   am o n g   p in s   ca r r y i n g   th s am s ig n al.   T h p r o ce s s   u tili ze s   co m p lex   wir in g   n etwo r k   in   th r o u tin g   ar ea   to   estab lis h   co n n e ctio n s   f o r   all  n ets   h ig h lig h ted   in   th n etlis t.  T h e   r o u tin g   p r o ce s s   co m p r is es  s ev er al  d is tin ct  s tep s ,   in clu d in g   s p ec ial  r o u tin g   an d   g lo b al  r o u tin g ,   c o n g esti o n   a n aly s is ,   an d   tim in g   o p tim izati o n   o f   t h r o u tin g   lay o u t,  wh ich   in v o lv es  s tu d y ,   d etailed   r o u tin g ,   m in im izatio n   an d   o p tim izatio n ,   tim in g   o p ti m izatio n   an d   a n aly s is ,   an d   p a r asit ic  ex tr ac tio n .   T h r o u tin g   im p lem e n tatio n   u s in g   th e   n an o   r o u te   en g i n e   in   t h I n n o v u s   to o is   p e r f o r m ed   b y   ex ec u tin g   c o m m an d s   ac co r d in g   to   s p ec if ie d   p r o to co l.   T h e   s elec ted   co m m an d s   c o n tr o t h r o u tin g   o p er atio n   f o r   th n a n o   r o u te  en g in to   b in v o k ed   to   p er f o r m   r o u tin g .   T h n a n o   r o u te  en g in p er f o r m s   th r o u tin g   o f   wir es  u s in g   Ma n h attan   r o u ti n g   ap p r o ac h   wh e r th wir es  ca n   b m ain ly   r o u ted   h o r izo n t ally   o r   v er tically   to   u tili ze   th r o u tin g   r eso u r ce s   a n d   s h o r ten   t h s ig n al   d elay   ef f icien tly .   W ith   th is   r o u tin g   m eth o d o lo g y   an d   th e   n an o   r o u te   en g i n ca p a b ilit ies,  d esig n er s   ca n   ac h iev b est - in - class   r o u tin g   s o lu tio n s   tailo r ed   to   th eir   s p ec if ic   d esig n   r eq u i r em en ts ,   im p r o v in g   in teg r ated   ci r cu it  ( I C )   d esig n   p er f o r m an ce   an d   r eliab ilit y .   Fig u r 3   p r o v i d es  r o u tin g   p r o ce s s   in   p h y s ical  d esig n ,   s tar t in g   at  th Nan o   r o u te  to o l   in itializatio n .   I p ass es  th r o u g h   b o th   th e   g lo b al  an d   d etailed   r o u tin g   p h ases   f o r   p r elim in ar y   co n n ec tio n s   an d   is   f o llo we d   b y   tim in g   o p tim izatio n   t o   m ee tim in g   co n s tr ain ts .   Fin ally ,   it   is   s u cc ee d ed   b y   p o s t - r o u te  o p tim izatio n   b ef o r e   f in alizin g   th d esig n .           Fig u r 3 .   Deta iled   r o u te  in   Na n o R o u te  f o r   wir an d   tim in g   o p tim izatio n       I n   Fig u r e   4 ,   th e   co m m a n d s   ar u s ed   in   s ettin g   alter n ate   r o u t es  f o r   p h y s ical  d esig n   p r o ce s s   f o r   tim i n g   an d   s ig n al  i n teg r ity .   T h f ir s s et  en ab les  tim in g - d r iv en   a n d   SI - d r iv en   ( s ig n al  in te g r ity )   r o u tin g   a n d   t h en   in itiates   th r o u tin g   p r o ce s s .           Fig u r 4 .   C o m m a n d s   f o r   tim in g - d r iv e n   an d   s ig n al  in teg r ity - d r iv en   r o u tin g   s etu p       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  39 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 25 1 5 2 5 - 1 5 4 0   1532   T h Fig u r 5   co m m an d s   tu r n   o f f   tim in g - d r iv e n   r o u tin g   tem p o r ar ily ,   allo wir s p r ea d i n g   an d   m u lti - cu th r o u g h   p o s t - r o u te  o p tim i za tio n ,   an d   t h en   tu r n   tim in g - d r iv en   r o u tin g   b ac k   o n   to   o p t im ize  f o r   s etu p   an d   h o ld   tim in g   co n s tr ain ts   af ter   t h r o u te.           Fig u r 5 .   C o m m a n d s   f o r   p o s t - r o u te  o p tim izatio n   an d   tim in g   co n s tr ain t a d ju s tm en ts       2 . 8 .     T im ing   re po rt s   I n   p h y s ical  d esig n ,   tim in g   r ep o r ts   ar cr u cial  f o r   ev alu a tin g   an d   im p r o v in g   cir cu it s   tim in g   p er f o r m an ce .   C lo ck   s k ew,   s la ck ,   s etu p   an d   h o ld   v io latio n s ,   an d   o t h er   c r u cial  f ac t o r s   in f lu en ce   tim in g   clo s u r e   ar in clu d e d   in   th ese  r e p o r ts .   T h f o llo win g   ar th e   m ain   c ateg o r ies  o f   p h y s ical  d esig n   ti m in g   r ep o r ts ,   s etu p   tim in g   r ep o r t,  s lack   an aly s is ,   p ath   an aly s is ,   d ata  ar r iv al  tim e,   an d   d ata  r e q u ir e d   tim e.       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N     T h co n f ig u r atio n   o f   a n   I 2 C   d esig n   r eq u ir es  th e   p r o p er   s et tin g   o f   f ew  cr itical  in p u ts .   On o f   th m o s v ital  in p u ts   in v o lv es  th n etlis m o d u le  ( _ i2 C _ g ln . v ) ,   p r o v id es  th lo g ical  d escr ip ti o n   o f   th elem en ts   p r esen in   th d esig n .   s ec o n d   in p u t   is   th L E ( L ib r ar y   E x ch an g Fo r m at)   f ile  an d   g s clib 0 4 5 . f ix e d 2 . lef ,   wh ich   d escr ib es th p h y s ical  p ar am eter s   o f   th s tan d ar d   ce lls   in   th d esig n   lib r ar y .   T h th ir d   in p u t n ee d e d   is   a   v iew  d ef in itio n   f ile,   i2 c. v ie w,   wh ich   d e f in es  h o t h d esig n   elem en ts   will   b d es cr ib ed   an d   v iewe d .   I d en tify in g   p o wer   an d   g r o u n d   n etwo r k s   ( d esig n ated   as  VD an d   VSS,  r esp ec tiv ely )   i s   i m p er ativ to   en s u r e   th co r r ec t f u n ctio n i n g   o f   th cir cu it.   At  th f lo o r   p lan n in g   s tag e,   th g o al  is   to   ar r an g m ac r o s   an d   o b s tr u ctio n s   ef f icien tl y   s o   as  t o   co n s o lid ate  an   ar ea   th at  m ak es   s en s f o r   s tan d ar d   ce ll p lace m en t.  T h is   in v o lv es sp ec if y in g   v ar io u s   p ar a m eter s   s u ch   as  asp ec r atio   ( ap p r o x im ately   1 ) ,   co r u tili za tio n   ( tar g etin g   4 0 o f   th a v ailab le  ar ea ) ,   an d   co r e   m ar g in s   ( in clu d in g   m ar g in s   to   th lef t,  r ig h t,  to p ,   an d   b o tto m   o f   th co r ar ea ) .   Fu r t h er m o r e,   in   Fig u r 6 ,   th e   p in s   ar p lace d   i n   m etal   lay er s   2   an d   3 ,   in d icatin g   t h r o u ti n g   lay e r s   u s ed   t o   c o n n ec t   th cir cu it  co m p o n e n ts .   T h ese  d etailed   s p ec if icatio n s   en s u r th f lo o r   p lan n in g   p r o c ess   e s tab lis h es   s o lid   f o u n d atio n   f o r   s u b s eq u en t   p lace m en t a n d   r o u tin g   s tag es in   th ch ip   d esig n   p r o ce s s .           Fig u r 6 .   I n d icate s   f lo o r - p lan   s tr u ctu r f o r   p in s   p lace d   in   m e tal  2   an d   3       T h Fig u r e   7   illu s tr ates  th p h y s ical  ce lls   ex clu s iv ely ,   ac c o m p an ied   b y   e n d   ca p   a n d   tap   ce lls ,   an d   p o wer   p lan n in g   co n f ig u r atio n .   T h is   v is u al  r ep r esen tatio n   p r o v id es  d et ailed   v iew   o f   th la y o u t   wh ich   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         Op timiz in g   timin g   clo s u r a n d   en h a n cin g   efficien cy   in   r tl d esig n :   a   fo c u s   o n   … ( Ma d h u r a   R a meg o w d a )   1533   s h o wca s es  th ar r an g em en o f   p h y s ical  ce lls ,   in teg r atio n   o f   ess en tial  en d   ca p s   an d   tap   ce lls .   Ad d itio n ally ,   th e   also   d ep icts   th s tr ateg ic  d is tr ib u tio n   o f   p o wer   r eso u r ce s   th r o u g h o u th lay o u t,  h ig h l ig h tin g   th cr itical   asp ec t o f   p o wer   p lan n i n g   th at  en s u r es th p r o p er   f u n ctio n in g   an d   p e r f o r m an ce   o f   th I C   d e s ig n .           Fig u r 7 .   Po wer   p lan n in g   lay o u t w ith   p h y s ical  ce ll s ,   en d   ca p   ce lls ,   an d   tap   ce lls       3 . 1 .     DRC  a nd   co nn ec t iv it y   c heck   a na ly s is   wit h r o uting   a djustm ent s   T wo   co n n ec tiv ity   v io latio n s   wer id en tifie d ,   alo n g   with   r o u ti n g   v io latio n s ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r 8 .   C o n s eq u en tly ,   r o u tin g   ad ju s t m en ts   wer im p lem en te d   to   a d d r ess   th ese  is s u es,  as  d ep icted   in   Fig u r 9 .   T h e   s u cc ess f u r o u tin g   co r r ec tio n s   r esu lted   in   t h elim in atio n   o f   all  DR C   v io latio n s .   Fig u r 9   il lu s tr ates  th r esu lts   o f   th DR C   an aly s is   co n d u cted   o n   th cir cu it  lay o u t,  s h o wc asin g   th id en tifie d   v io latio n s   an d   th s u b s eq u en r o u tin g   a d ju s tm en ts   im p lem en ted   to   ad d r ess   th em .           Fig u r 8 .   W in d o o u tp u t f o r   c o n n ec tiv ity   v er if icatio n       T h p lace m e n o f   s tan d a r d   ce lls   is   cr u cial  asp ec t   o f   VL SI  ch ip   p h y s ical  d esig n ,   aim s   to   m in im ize   th ch ip s   ar ea   an d   th len g th s   o f   wir es  co n n ec tin g   its   ce lls   to   en s u r o p tim al  p e r f o r m an c wh ich   is   d ep icte d   in   Fig u r 1 0 .   T h p r im a r y   o b j ec tiv o f   th p lace m en s tep   is   to   p o s itio n   ce lls   in   m an n er   th at  m in im izes  th e   o v er all  wir len g t h ,   th er e b y   en h an ce s   th ef f icien c y   o f   th ch ip   d esig n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  39 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 25 1 5 2 5 - 1 5 4 0   1534       Fig u r 9 .   DR C   r esu lts   an d   an a ly s i s           Fig u r 1 0 .   Stan d ar d   c ell  p lace m en t a n aly s is       3 . 2 .     Set up   t im ing   re po r t   3 . 2 . 1 .   Views f o P re CT S   T h s etu p   tim in g   r e p o r p r o v id es  in s ig h ts   in to   th p er f o r m an ce   ch ar ac ter is tics   o f   th d esig n   p r e - C T S .   An aly s is   v iews,  r ep r esen tin g   d i f f er en t   p er s p ec tiv es  o f   th e   p h y s ical  lay o u o f   th e   ch ip   o r   IC ,   p lay s   cr u cial  r o le   th r o u g h o u t   th d e s ig n   p h ase,   aid in g   in   v ar io u s   an aly s es  an d   v er if icatio n s .   T h ese  v iews  in clu d th g eo m etr ic   v iew,   f o cu s in g   o n   th d etailed   p h y s ical  lay o u t;  th a b s tr ac v iew,   o f f er in g   a   s im p lifie d   r ep r esen tatio n   f o r   ea r ly   d esig n   ex p lo r ati o n an d   t h co n n ec tiv ity   v iew,   wh ich   h ig h lig h ts   th in ter co n n ec tio n s   b etwe en   co m p o n e n t.  E ac h   an aly tical  v iew  s er v es  d is tin c p u r p o s in   e n s u r in g   th p h y s ical  d esig n   m ee ts   p er f o r m an ce ,   p o wer ,   an d   s p a ce   cr iter ia.   T h e   tim in g   p ath s   W NS  an d   T NS  ar im p o r ta n m etr ics,  wh ich   ar e   an aly ze d   in   th s etu p   v iews  o f   s lo an d   f ast  s ce n ar io s ,   a s   illu s tr ated   in   Fig u r 1 1 .   Fig u r 1 2   p r o v i d es  s u m m ar y   o f   th e   d esig n   in f o r m atio n ,   s h o win g   th e   p r in cip al   p ar am eter s   an d   attr ib u tes  o f   th e   d esig n .   A   d etailed   s u m m ar y   is   cr itical  to   u n d er s tan d   th e   d esig n   s p ec if icat io n s ,   allo ws  im p r o v ed   co m m u n ic atio n   an d   d ec is io n - m ak in g   with in   t h d esig n   p r o c ess .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.