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数字ic设计工程师前景(IC设计流程概述)

时间:2023-05-05 04:18:18 阅读:121800 作者:1396

芯片设计分为前端设计和后端设计,前端设计(也称逻辑设计)后端设计(也称物理设计)并不统一严格边界,过程涉及的设计为后端设计;

1. 规格制定

芯片规格如功能列表所示,是客户向芯片设计公司(称为Fabless,无晶圆设计公司)提出的设计要求,包括芯片应达到的具体功能和性能要求;

2. 详细设计

Fabless根据客户的规格要求,取出设计解决方案和具体的实施体系结构,划分模块功能;

3. HDL编码

使用硬件描述语言(VHDL、Verilog HDL、行业公司普遍使用后者) ),用代码描述实现模块功能,即,用HDL语言描述实际硬件电路功能,形成寄存器传输级(RTL )代码

4. 仿真验证

仿真验证是指验证代码设计的正确性,验证的标准是第一步制定的规范。 检查设计是否正确满足规格的所有要求。 规格是设计是否正确的黄金标准,如果全部违反,且不符合规格要求,则需要重新考虑设计和编码。设计和仿真验证是反复迭代的过程,直到验证结果显示完全符合规格标准

仿真验证工具Synopsys的VCS,还有Cadence的NC-Verilog;

5. 逻辑综合―Design Compiler

通过仿真验证,合并逻辑进行逻辑集成后,将设计实现的HDL代码翻译成网级网表netlist; http://www.Sina.com/http://www.Sina.com /因此,选择的集成库不同,集成电路在时序、面积上存在差异。 一般情况下,在综合完成后,需要再次进行模拟验证(也称为后模拟,以前的称为前模拟)。

综合需要设定约束条件,就是你希望综合出来的电路在面积,时序等目标参数上达到的标准

逻辑综合需要基于特定的综合库,不同的库中,门电路基本标准单元(standard cell)的面积,时序参数是不一样的

静态分析(sta ),静态时间序列分析,这也是验证的范畴,主要是逻辑综合工具Synopsys的Design Compiler;; 这是数字电路的基础知识,如果一个寄存器发生这两个时序冲突,就不能正确采样输出数据,所以基于寄存器的数字芯片功能一定有问题。

6. STA

在时序上对电路进行验证,检查电路是否存在建立时间(setup time)和保持时间(hold time)的违例(violation)

这也属于验证范畴,STA工具有Synopsys的Prime Time;常用的是7. 形式验证,参考功能验证后的HDL设计,与集成后的网表功能相比,他们在功能上是否等价这是为了确保在逻辑集成过程中,用原始HDL描述的电路功能没有被改变;

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前端设计的流程暂时写到这里,从设计程度来说,是从功能上(STA是时序上)对综合后的网表进行验证

等价性检查方法

针对测试设计,可测量设计; 芯片内部往往装有测试电路,DFT的目的是在设计时考虑未来的测试; DFT的一种常见方式是将插入设计中,并将诸如寄存器的非扫描单元改变为扫描单元; 有几本书详细介绍了DFT,对照图像有点容易理解。

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布局规划是指放置芯片的宏单元模块,整体决定IP模块、RAM、I/O端子等各种功能电路的配置位置。 布局规划直接影响芯片的最终面积

形式验证工具有Synopsys的Formality

前端设计的结果就是得到了芯片的门级网表电路

时钟tree synthesis,1. DFT通过时钟信号在数字芯片上的全局指挥作用,相应地

布应该是对称式的连到各个寄存器单元,从而使时钟从同一个时钟源到达各个寄存器时,时钟延迟差异最小;这也是为什么时钟信号需要单独布线的原因
        CTS工具,Synopsys的Physical Compiler ;

4. 布线(Place & Route)
        这里的布线就是普通信号布线了,包括各种标准单元(基本逻辑门电路)之间的走线;比如我们平常听到的0.13um工艺,或者说90nm工艺,实际上就是这里金属布线可以达到的最小宽度,从微观上看就是MOS管的沟道长度 ;

5. 寄生参数提取
        由于导线本身存在的电阻,相邻导线之间的互感,耦合电容在芯片内部会产生信号噪声,串扰和反射;这些效应会产生信号完整性问题,导致信号电压波动和变化,如果严重就会导致信号失真错误;提取寄生参数进行再次的分析验证,分析信号完整性问题是非常重要的;
        工具Synopsys的Star-RCXT;

6. 版图物理验证
        对完成布线的物理版图进行功能和时序上的验证,验证项目很多,如LVS(Layout Vs Schematic)验证,简单说,就是版图与逻辑综合后的门级电路图的对比验证;DRC(Design Rule Checking):设计规则检查,检查连线间距,连线宽度等是否满足工艺要求, ERC(Electrical Rule Checking):电气规则检查,检查短路和开路等电气 规则违例; 

        工具为Synopsys的Hercules;

        实际的后端流程还包括电路功耗分析,以及随着制造工艺不断进步产生的DFM(可制造性设计)问题;

物理版图验证完成也就是整个芯片设计阶段完成,下面的就是芯片制造了;物理版图以GDS II的文件格式交给芯片代工厂(称为Foundry)在晶圆硅片上做出实际的电路,再进行封装和测试,就得到了我们实际看见的芯片 ;

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