5.2 OCV 与 Derating：片上变异的保守计账

5.2 OCV 与 Derating：片上变异的保守计账

本节摘要：同一颗芯片内部，器件与连线的参数并不均匀——OCV（on-chip variation）就是对此计账的机制：启动路径按慢 derate 放大、捕获路径按快 derate 压缩，两本账各扣一层保守度；而 CRPR 再把共同路径上重复扣掉的保守度回收回来。本节给出完整的数值例子与三代 OCV 技术的对比。

「OCV」是签核报告里出现频率最高的缩写之一，全称 on-chip variation——片上变异。5.1 的角点解决的是芯片与芯片之间、批次与批次之间的差异；但同一颗芯片内部，不同区域的晶体管阈值、线宽、介质厚度也存在局部漂移。建立检查若按同一套延迟算启动与捕获两侧，等于假设"两侧的物理参数完全同步地坏"——这不可能。OCV 的计账方式因此是不对称的：建立账把启动路径放大（late derate）、把捕获路径缩小（early derate），让"启动最慢而捕获最快"这一不可能同时发生的组合成为签核口径。保守度由此而来，问题只是扣多少、怎么扣、以及扣多了怎么退。

一、derate 的数值与两本账的方向

derate 用百分比表达，写在约束或场景配置里：

# 建立检查：启动侧延迟放大 5%，捕获侧延迟压缩 5%（数值为示意）
set_timing_derate -early 0.95 -late 1.05 -cell_delay -net_delay
# 保持检查方向对调：启动侧压缩、捕获侧放大
set_timing_derate -early 0.95 -late 1.05 -cell_delay -net_delay -clock ...（按场景区分）
​

典型的 derate 量级在 3% 到 10% 之间，工艺越先进、片内变异占比越大，数值越高。两个工程细节：其一，derate 只作用在时序弧上且分单元与互连两类，库的建立保持要求本身不 derate；其二，保持账的方向与建立账相反——保持检查里启动路径取快、捕获路径取慢，derate 的乘数随之对调。报告里 derate 会显式打折显示，读报告时要留意哪些行被放大或缩小过。

图：launch/capture 双向 derate 与 CRPR 的回收

二、三代 OCV：从单值到统计

第一代（flat OCV）就是上面的单一百分比，简单但粗：短路径与深路径吃同一比例的保守，逻辑深度大的路径被扣得离谱。第二代（AOCV，advanced OCV）按"路径深度与物理距离"查表：统计上，串联的级数越多、跨越的面积越大，局部变异相互抵消得越多，derate 随深度递减——深路径不必再按最深悲观扣。第三代（POCV/LVF，parametric OCV / liberty variation format）更进一步，直接给每条弧延迟的统计标准差 sigma，STA 按"均值加 N 倍 sigma"合成路径分布，保守度精确到弧而非路径。三代的演进方向一致：把"一刀切的悲观"换成"有物理依据的、逐级收缩的保守"。

三、CRPR：把不可能的悲观退回去

不对称 derate 制造了一个逻辑矛盾：公共时钟段同时被启动侧放大、被捕获侧缩小——同一段物理连线不可能既是 63ps 又是 57ps。CRPR（clock reconvergence pessimism removal，亦称 CPPR）识别启动与捕获时钟路径的公共部分，把两侧 derate 的差额从保守度里退回。数值例子：公共段 60ps、derate 差 10%，回收 6ps；对一条裕量本来就只有几皮秒的关键路径，6ps 往往是"违例"与"干净"的区别。注意 CRPR 依赖布线后的真实时钟拓扑，ideal clock 阶段谈 CRPR 没有意义；且启用 AOCV/POCV 时回收逻辑同源成立，只是数值按对应模型计算。

⚠️ 常见坑：derate 数值是签核政策的一部分，改动必须走评审——它直接平移所有裕量数字。把 derate 从 5% 悄悄改成 3% 让报告变干净，等于把片上变异的风险签给了硅片。

💡 关键直觉：OCV 家族的每一代技术都在回答同一个问题——保守度应该扣在哪里才既安全又不过度。答案的演化方向是"越靠近物理分布本身"，这与下一节 SSTA 的思想一脉相承。

derate 的作用范围与执行核对

derate 的作用范围还有一个层次可选：按时钟网与数据网分别设值。时钟树的变异直接影响偏斜，很多流程对时钟网 derate 得比数据网更保守，或者反过来——用时钟树的综合质量数据为它争取更小的 derate。无论取哪种政策，两条纪律不变：数值进政策文档带出处；报告复核时确认 derate 实际生效的范围与你以为的一致——derate 只打在时钟网上却以为全网生效，是政策执行走样的常见案例。另一个核对点是 net delay 与 cell delay 的开关：互连与单元的变异比例随工艺而变，只对单元 derate 的老政策放在先进工艺上会系统性低估互连变异，签核前值得对一遍配置。

本节要点回顾

• OCV 计账不对称：建立账 launch 放大、capture 压缩；保持账方向对调，derate 典型 3% 到 10%。
• 三代技术：flat 单值、AOCV 按深度距离查表、POCV 按弧给 sigma，先进程度与库及工具成本同步上升。
• CRPR 回收公共路径的重复保守：数值为公共段乘 derate 差，依赖布线后拓扑。
• derate 数值属于签核政策：改动必须评审留痕，它是所有裕量数字的共同乘数。

角点的穷举加上 OCV 的保守，签核是安全了，但代价是悲观度的叠加。有没有办法直接对分布建模、按良率说话？下一节 SSTA 给出统计学派的回答，以及它至今的现实处境。