數(shù)字IC設(shè)計(jì)流程及工具介紹

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1、數(shù)字IC設(shè)計(jì)流程及工具介紹IC的設(shè)計(jì)過程可分為兩個(gè)部分，分別為：前端設(shè)計(jì)（也稱邏輯設(shè)計(jì)）和后端設(shè)計(jì)（也稱物理設(shè)計(jì)），這兩個(gè)部分并沒有統(tǒng)一嚴(yán)格的界限，凡涉及到與工藝有關(guān)的設(shè)計(jì)可稱為后端設(shè)計(jì)。前端設(shè)計(jì)的主要流程：1、規(guī)格制定芯片規(guī)格，也就像功能列表一樣，是客戶向芯片設(shè)計(jì)公司（稱為Fabless，無晶圓設(shè)計(jì)公司）提出的設(shè)計(jì)要求，包括芯片需要達(dá)到的具體功能和性能方面的要求。2、詳細(xì)設(shè)計(jì)Fabless根據(jù)客戶提出的規(guī)格要求，拿出設(shè)計(jì)解決方案和具體實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，劃分模塊功能。3、HDL編碼使用硬件描述語言（VHDL，Verilog?HDL，業(yè)界公司一

2、般都是使用后者）將模塊功能以代碼來描述實(shí)現(xiàn)，也就是將實(shí)際的硬件電路功能通過HDL語言描述出來，形成RTL（寄存器傳輸級(jí)）代碼。4、仿真驗(yàn)證仿真驗(yàn)證就是檢驗(yàn)編碼設(shè)計(jì)的正確性，檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)就是第一步制定的規(guī)格?？丛O(shè)計(jì)是否精確地滿足了規(guī)格中的所有要求。規(guī)格是設(shè)計(jì)正確與否的黃金標(biāo)準(zhǔn)，一切違反，不符合規(guī)格要求的，就需要重新修改設(shè)計(jì)和編碼。設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證是反復(fù)迭代的過程，直到驗(yàn)證結(jié)果顯示完全符合規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。仿真驗(yàn)證工具M(jìn)entor公司的Modelsim，Synopsys的VCS，還有Cadence的NC-Verilog均可以對(duì)RTL級(jí)的代碼進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)

3、證，該部分個(gè)人一般使用第一個(gè)-Modelsim。該部分稱為前仿真，接下來邏輯部分綜合之后再一次進(jìn)行的仿真可稱為后仿真。5、邏輯綜合――Design?Compiler仿真驗(yàn)證通過，進(jìn)行邏輯綜合。邏輯綜合的結(jié)果就是把設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的HDL代碼翻譯成門級(jí)網(wǎng)表netlist。綜合需要設(shè)定約束條件，就是你希望綜合出來的電路在面積，時(shí)序等目標(biāo)參數(shù)上達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。邏輯綜合需要基于特定的綜合庫(kù)，不同的庫(kù)中，門電路基本標(biāo)準(zhǔn)單元（standard?cell）的面積，時(shí)序參數(shù)是不一樣的。所以，選用的綜合庫(kù)不一樣，綜合出來的電路在時(shí)序，面積上是有差異的。一般來說，綜

4、合完成后需要再次做仿真驗(yàn)證（這個(gè)也稱為后仿真，之前的稱為前仿真）邏輯綜合工具Synopsys的Design?Compiler，仿真工具選擇上面的三種仿真工具均可。6、靜態(tài)時(shí)序分析——STAStatic?Timing?Analysis（STA），靜態(tài)時(shí)序分析，這也屬于驗(yàn)證范疇，它主要是在時(shí)序上對(duì)電路進(jìn)行驗(yàn)證，檢查電路是否存在建立時(shí)間（setup?time）和保持時(shí)間（hold?time）的違例（violation）。這個(gè)是數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)，一個(gè)寄存器出現(xiàn)這兩個(gè)時(shí)序違例時(shí)，是沒有辦法正確采樣數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的，所以以寄存器為基礎(chǔ)的數(shù)字芯片功

5、能肯定會(huì)出現(xiàn)問題。STA工具有Synopsys的Prime?Time。7、形式驗(yàn)證這也是驗(yàn)證范疇，它是從功能上（STA是時(shí)序上）對(duì)綜合后的網(wǎng)表進(jìn)行驗(yàn)證。常用的就是等價(jià)性檢查方法，以功能驗(yàn)證后的HDL設(shè)計(jì)為參考，對(duì)比綜合后的網(wǎng)表功能，他們是否在功能上存在等價(jià)性。這樣做是為了保證在邏輯綜合過程中沒有改變?cè)菻DL描述的電路功能。形式驗(yàn)證工具有Synopsys的Formality。前端設(shè)計(jì)的流程暫時(shí)寫到這里。從設(shè)計(jì)程度上來講，前端設(shè)計(jì)的結(jié)果就是得到了芯片的門級(jí)網(wǎng)表電路。Backend?design?flow后端設(shè)計(jì)流程：1、可測(cè)性設(shè)計(jì)——D

6、FTDesign?ForTest，可測(cè)性設(shè)計(jì)。芯片內(nèi)部往往都自帶測(cè)試電路，DFT的目的就是在設(shè)計(jì)的時(shí)候就考慮將來的測(cè)試。DFT的常見方法就是，在設(shè)計(jì)中插入掃描鏈，將非掃描單元（如寄存器）變?yōu)閽呙鑶卧?。關(guān)于DFT，有些書上有詳細(xì)介紹，對(duì)照?qǐng)D片就好理解一點(diǎn)。DFT工具Synopsys的DFT?Compiler2、布局規(guī)劃(FloorPlan)布局規(guī)劃就是放置芯片的宏單元模塊，在總體上確定各種功能電路的擺放位置，如IP模塊，RAM，I/O引腳等等。布局規(guī)劃能直接影響芯片最終的面積。工具為Synopsys的Astro。3、時(shí)鐘樹綜合——CTS

7、Clock?Tree?Synthesis，時(shí)鐘樹綜合，簡(jiǎn)單點(diǎn)說就是時(shí)鐘的布線。由于時(shí)鐘信號(hào)在數(shù)字芯片的全局指揮作用，它的分布應(yīng)該是對(duì)稱式的連到各個(gè)寄存器單元，從而使時(shí)鐘從同一個(gè)時(shí)鐘源到達(dá)各個(gè)寄存器時(shí)，時(shí)鐘延遲差異最小。這也是為什么時(shí)鐘信號(hào)需要單獨(dú)布線的原因。CTS工具，SynopsysPhysicalCompiler。4、布線(Place?&?Route)這里的布線就是普通信號(hào)布線了，包括各種標(biāo)準(zhǔn)單元（基本邏輯門電路）之間的走線。比如我們平常聽到的0.13um工藝，或者說90nm工藝，實(shí)際上就是這里金屬布線可以達(dá)到的最小寬度，從微觀上

8、看就是MOS管的溝道長(zhǎng)度。工具Synopsys的Astro5、寄生參數(shù)提取由于導(dǎo)線本身存在的電阻，相鄰導(dǎo)線之間的互感,耦合電容在芯片內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生信號(hào)噪聲，串?dāng)_和反射。這些效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生信號(hào)完整性問題，導(dǎo)致信號(hào)電壓波動(dòng)和變化，如