数字芯片设计流程

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数字芯片设计流程 hr}f5Z)^v  
前端设计的主要流程： Q+=pP'cV  
规格制定 P[WkW#  
芯片规格: 芯片需要达到的具体功能和性能方面的要求 Dz: +. @k  
详细设计 ^obuMQ;  
就是根据规格要求，实施具体架构，划分模块功能。 t\K (zE  
HDL编码 p0bWzIH  
使用硬件描述语言（vhdl  Verilog hdl ）将功能以代码的形式描述实现。换句话也就是说将实际的硬件电路功能通过HDL语言描述起来，形成RTL代码(使用cadence软件) 5,1<A@H  
仿真验证 FAEF  
仿真验证就是检验编码设计的正确性，仿真验证工具Mentor公司的Modelsim，Synopsys的VCS，还有Cadence的NC-Verilog均可以对RTL级的代码进行设计验证？（使用Cadence或Modelsim或Synopsys的VCS等软件） A/>Q5)  
STA N s+g9+<A  
Static Timing Analysis（STA），静态时序分析，属于验证范畴，它主要是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）。一个寄存器出现这两个时序违例时，是没有办法正确采样数据和输出数据的，所以以寄存器为基础的数字芯片功能肯定会出现问题。（Synopsys的Prime Time） d fj23+  
形式验证 qT@h/Y  

图片:北软检测芯片失效分析 (6).png

是验证范畴，它是从功能上（STA是时序上）对综合后的网表进行验证。常用的就是等价性检查方法，以功能验证后的HDL设计为参考，对比综合后的网表功能，他们是否在功能上存在等价性。这样做是为了保证在逻辑综合过程中没有改变原先HDL描述的电路功能。（形式验证工具有Synopsys的Formality） "Gp[.=.z?  
从设计程度上来讲，前端设计的结果就是得到了芯片的门级网表电路 r%?-MGc  
Backend design flow后端设计流程： 4w^o !  
1、DFT sQa;l]O:NC  
Design ForTest，可测性设计。芯片内部往往都自带测试电路，DFT的目的就是在设计的时候就考虑将来的测试。DFT的常见方法就是，在设计中插入扫描链，将非扫描单元（如寄存器）变为扫描单元。关于DFT，有些书上有详细介绍，对照图片就好理解一点。（DFT工具Synopsys的DFT Compiler） ^m w]u"5\  
2、布局规划(FloorPlan) Hw]E#S  
布局规划就是放置芯片的宏单元模块，在总体上确定各种功能电路的摆放位置，如IP模块，RAM，I/O引脚等等。布局规划能直接影响芯片最终的面积。（工具为Synopsys的Astro） AU$~Ap*rsa  
3、CTS wQ/* f9  
Clock Tree Synthesis，时钟综合，简单点说就是时钟的布线。由于时钟信号在数字芯片的全局指挥作用，它的分布应该是对称式的连到各个寄存器单元，从而使时钟从同一个时钟源到达各个寄存器时，时钟延迟差异最小。这也是为什么时钟信号需要单独布线的原因。CTS工具，（Synopsys的Physical Compiler） q@ -B+  
4、布线(Place & Route) E$)|Kv^  
这里的布线是指普通信号布线了，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。（工具Synopsys的Astro） G;l7,1;MU:  
5、寄生参数提取 Af;Pl|Zh[  
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） hy*{{f;  
6、版图物理验证 a:)FWdp?9  
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；等等。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。 [CI&4)#  
7、物理版图以GDSII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， il5C9ql$  
8、再进行封装和测试。 HY)xT$/J  
注释：（1）VCS是编译型Verilog模拟器   　简称VCS. a{]=BY oL  
（2）Design Compiler为Synopsys公司逻辑合成工具，简称DC mVZh_R=a  
　       （3） IC Compiler是Synopsys新一代布局布线系统（Astro是前一代布局布线系统）.简称ICC e^Zm09J  
　 （4）PrimeTime是针对复杂、百万门芯片进行全芯片、门级静态时序分析的工具。简称PT. W%!(kN&d  
（5）HerculesTM可以进行层次化的物理层验证，以确保版图与芯片的一致性 S/'0czDMW  
（6）Star-RCXT是电子设计自动化（EDA）领域内寄生参数提取解决方案的黄金标准 8)X9abC  
（7）Synopsys 的LEDA是一种可编程代码设计规则检查器，它提供全芯片级混合语言（Verilog和 VHDL）处理能力,从而加快了复杂的SOC设计的开发 1MLL  
（8）Formality是一种等效性检测工具，采用形式验证的技术来判断一个设计的两个版本在功能上是否等效,简称FM. KNx/1lf  
DRC要验证的对象是版图，我们的版图一般是通过两种方法得到的。一种是用virtuoso等版图编辑工具手工绘制。这在模拟设计中较为普遍。另一种是用Cadence的SE等自动布局布线工具（APR）由网表文件自动产生。