最後更新:2026年10月8日設計・架構晶片設計流程(RTL 至投片)中國大陸:建立时间与保持时间

建立時間與保持時間是什麼

Setup and Hold Time

建立時間與保持時間是正反器等循序電路要正確擷取輸入資料時,在時脈邊緣前後必須滿足的時序限制。建立時間是資料在時脈邊緣之前必須保持穩定的時間,保持時間則是資料在邊緣之後仍須維持的時間;若無法滿足就會發生時序違規而導致誤動作。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

建立時間與保持時間(Setup / Hold Time)是正反器等循序電路要正確擷取輸入資料時,在時脈邊緣前後必須滿足的時序限制。建立時間是指資料在時脈邊緣之前必須保持穩定的時間,保持時間則是指資料在邊緣之後仍須維持的時間。

若未遵守這些限制,正反器可能陷入不穩定的中間狀態(亞穩態),輸出無法確定而引發邏輯錯誤。因此,讓所有路徑都滿足建立與保持時間、使時序收斂的「時序收斂(timing closure)」成為設計中的重要步驟。

建立時間違規可藉由降低工作頻率來避免;但保持時間違規與時脈頻率無關,是由導線延遲或時脈偏移(時脈抵達時間的差異)所造成,因此需以插入延遲元件等方式個別修正。這些問題會透過靜態時序分析(STA)進行全面驗證。

時序限制在邏輯合成與佈局繞線中被用作最佳化的目標。可搭配 邏輯合成、rtl、掃描測試 各條目一起閱讀,以理解從功能描述到實際晶片時序驗證的流程。相關工具由新思科技(Synopsys)、益華電腦(Cadence)、Siemens EDA 提供。

建立時間與保持時間的常見問題

建立時間違規與保持時間違規有何不同?
建立時間違規是資料抵達太晚、趕不上下一個時脈邊緣的狀態,可藉由降低時脈頻率來解決。保持時間違規則是資料抵達太快而破壞了前一個值的狀態,即使降低頻率也無法解決,必須修改電路(插入緩衝器)。
保持時間違規要如何修正?
在資料路徑上插入延遲緩衝器,刻意延後資料的抵達時間。由於無法像建立時間違規那樣靠時脈頻率解決,一般是在佈局繞線階段由工具自動插入緩衝器。
什麼是亞穩態?
當建立/保持時間條件遭到違反時,正反器的輸出停留在既非0也非1的不穩定中間狀態的現象。由於何時收斂只能以機率來推估,因此在接收非同步訊號的地方,會以2級以上的正反器進行同步化,將發生機率降低到實用上可忽略的程度。

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