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數字vlsi晶片設計_數字設計ic晶片流程

數字vlsi晶片設計_數字設計ic晶片流程
數字vlsi晶片設計_數字設計ic晶片流程
前端設計的主要流程:

1、 規格制定

晶片規格: 晶片需要達到的具體功能和性能方面的要求

2、 詳細設計

就是根據規格要求,實施具體架構,劃分子產品功能。

3、 HDL編碼

使用硬體描述語言(vhdl Verilog hdl )将功能以代碼的形式描述實作。換句話也就是說将實際的硬體電路功能通過HDL語言描述起來,形成RTL代碼(使用cadence軟體)

4、 仿真驗證

仿真驗證就是檢驗編碼設計的正确性,仿真驗證工具Mentor公司的Modelsim,Synopsys的VCS,還有Cadence的NC-Verilog均可以對RTL級的代碼進行設計驗證?(使用Cadence或Modelsim或Synopsys的VCS等軟體)

5、 STA

Static Timing Analysis(STA),靜态時序分析,屬于驗證範疇,它主要是在時序上對電路進行驗證,檢查電路是否存在建立時間(setup time)和保持時間(hold time)的違例(violation)。一個寄存器出現這兩個時序違例時,是沒有辦法正确采樣資料和輸出資料的,是以以寄存器為基礎的數字晶片功能肯定會出現問題。(Synopsys的Prime Time)

6、 形式驗證

是驗證範疇,它是從功能上(STA是時序上)對綜合後的網表進行驗證。常用的就是等價性檢查方法,以功能驗證後的HDL設計為參考,對比綜合後的網表功能,他們是否在功能上存在等價性。這樣做是為了保證在邏輯綜合過程中沒有改變原先HDL描述的電路功能。(形式驗證工具有Synopsys的Formality)

從設計程度上來講,前端設計的結果就是得到了晶片的門級網表電路

Backend design flow後端設計流程:

1、DFT

Design ForTest,可測性設計。晶片内部往往都自帶測試電路,DFT的目的就是在設計的時候就考慮将來的測試。DFT的常見方法就是,在設計中插入掃描鍊,将非掃描單元(如寄存器)變為掃描單元。關于DFT,有些書上有詳細介紹,對照圖檔就好了解一點。(DFT工具Synopsys的DFT Compiler)

2、布局規劃(FloorPlan)

布局規劃就是放置晶片的宏單元子產品,在總體上确定各種功能電路的擺放位置,如IP子產品,RAM,I/O引腳等等。布局規劃能直接影響晶片最終的面積。(工具為Synopsys的Astro)

3、CTS

Clock Tree Synthesis,時鐘綜合,簡單點說就是時鐘的布線。由于時鐘信号在數字晶片的全局指揮作用,它的分布應該是對稱式的連到各個寄存器單元,進而使時鐘從同一個時鐘源到達各個寄存器時,時鐘延遲差異最小。這也是為什麼時鐘信号需要單獨布線的原因。CTS工具,(Synopsys的Physical Compiler)

4、布線(Place & Route)

這裡的布線是指普通信号布線了,包括各種标準單元(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,實際上就是這裡金屬布線可以達到的最小寬度,從微觀上看就是MOS管的溝道長度。(工具Synopsys的Astro)

5、寄生參數提取

由于導線本身存在的電阻,相鄰導線之間的互感,耦合電容在晶片内部會産生信号噪聲,串擾和反射。這些效應會産生信号完整性問題,導緻信号電壓波動和變化,如果嚴重就會導緻信号失真錯誤。提取寄生參數進行再次的分析驗證,分析信号完整性問題是非常重要的。(工具Synopsys的Star-RCXT)

6、版圖實體驗證

對完成布線的實體版圖進行功能和時序上的驗證,驗證項目很多,如LVS(Layout Vs Schematic)驗證,簡單說,就是版圖與邏輯綜合後的門級電路圖的對比驗證;DRC(Design Rule Checking):設計規則檢查,檢查連線間距,連線寬度等是否滿足工藝要求,ERC(Electrical Rule Checking):電氣規則檢查,檢查短路和開路等電氣規則違例;等等。工具為Synopsys的Hercules實際的後端流程還包括電路功耗分析,以及随着制造技術不斷進步産生的DFM(可制造性設計)問題。實體版圖驗證完成也就是整個晶片設計階段完成。

7、實體版圖以GDSII的檔案格式交給晶片代工廠(稱為Foundry)在晶圓矽片上做出實際的電路,

8、再進行封裝和測試。

注釋:

(1)VCS是編譯型Verilog模拟器 簡稱VCS.

(2)Design Compiler為Synopsys公司邏輯合成工具,簡稱DC

(3) IC Compiler是Synopsys新一代布局布線系統(Astro是前一代布局布線系統).簡稱ICC

(4)PrimeTime是針對複雜、百萬門晶片進行全晶片、門級靜态時序分析的工具。簡稱PT.

(5)HerculesTM可以進行階層化的實體層驗證,以確定版圖與晶片的一緻性

(6)Star-RCXT是電子設計自動化(EDA)領域内寄生參數提取解決方案的黃金标準

(7)Synopsys 的LEDA是一種可程式設計代碼設計規則檢查器,它提供全晶片級混合語言(Verilog和 VHDL)處理能力,進而加快了複雜的SOC設計的開發

(8)Formality是一種等效性檢測工具,采用形式驗證的技術來判斷一個設計的兩個版本在功能上是否等效,簡稱FM.

DRC要驗證的對象是版圖,我們的版圖一般是通過兩種方法得到的。一種是用virtuoso等版圖編輯工具手工繪制。這在模拟設計中較為普遍。另一種是用Cadence的SE等自動布局布線工具(APR)由網表檔案自動産生。