大规模集成电路CAD 第六章自动布局、布线及SOC简介
自动布局、布线及SOC简介
索
➢ 晶振单元
➢ 直流电压转换器(DC-DC converter)
➢ I/O模块
➢ 无线传输模块
➢ 图像处理模块
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第6章 自动布局布线及SOC简介
6.3 VLSI设计发展方向
VLSI发展趋势
先进工艺(高集成度、低功耗）
路
漫 漫
系统化设计方法（SOC，SOPC，结构化ASIC）
将
上
下
而
求 索
后仿真
电学规则检查 网表一致性检查
DRC:Design Rule Check设计规则检查 ERC:Electronic Rule Check电学设计规则 LVS:Layout vs Schematic Check网表一致性检查
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第6章 自动布局布线及SOC简介
15
⑥ 输出结果
第6章 自动布局布线及SOC简介
所有检查验证无误，布图结果转换为GDSII格式的掩膜文 件。
路 漫
然后通过掩膜版发生器或电子束制版系统，将掩膜文件
漫 其
转换生成掩膜版。
修
远
兮 吾
⑦
后仿真
将
上
下 而
后仿真是指版图完成后提取芯片内部寄生参数后的得到
求
索
最准确的门延时和互连线延时的仿真。
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第6章 自动布局布线及SOC简介
IP核
软核
是用可综合的RTL描述或者通用库元件的网表形式表示的可复用模块。 用户须负责实际的实现和版图。
路
固核
漫 漫
是指在结构和拓扑针对性能和面积通过版图规划，甚至可用某种工艺
《自动布局布线》课件
探索自动布局布线的奇妙世界，帮助你提高电路板或芯片的性能，节省时间， 减少错误。
什么是自动布局布线?
自动布局布线是一种方法，用于自动为电路板或芯片设计最佳电线布局。
为什么需要自动布局布线?
手动布线耗时且容易出错，而自动布局布线可以节省时间、减少错误，并提 高电路板或芯片的性能。
2 准确性
避免人为错误，提高电路板或芯片的性能。
4 高效
节省时间，快速完成布线任务。
自动布局布线的挑战
算法复杂度高
处理大规模网络布线的算法复杂度较高。
异常情况处理
对输入异常情况的处理较困难，需要更精细的算法设计。
CPU处理限制
处理大规模网络布线时，仅依靠CPU很难满足要求。
结论
自动布局布线能够帮助我们节省时间、减少错误，并提高电路板或芯片的性 能。
自动布局布线的流程，为后续布线准备。
2
网络构建
将电路元件在网格中建立连接，形成网络。
3
优化网络
对网络进行优化，使其满足性能要求。
4
生成布线
根据优化后的网络，生成最佳的电线布局。
自动布局布线的优势
1 自动化
提高效率，减少人工工作量。
3 可重复性
保持一致的布线质量。
尽管自动布局布线还面临一些挑战，但随着技术发展，我们可以期待它在未 来发挥更大的作用。
(整理)集成电路的布局与布线简介.doc
第8章集成电路的布局与布线简介1.版图设计的步骤大规模集成电路的布局与布线和设计的方式有密切关系，常用的设计方式主要有全定制式、半定制式和定制式等三类方式。
1．全定制式全定制式是像一般设计过程那样，由设计者按设计要求一步一步地设计，组合出各种逻辑电路，当然在设计中也会采用部分现成的电路，但是整个设计是在电路模块形式和位置没有限制的情况下组成电路，进行布局和布线。
2．半定制式半定制式则是事先已经有了若干种具有各种功能的成品或半成品作为单元，在已有单元的基础上进行电路的组合。
这时采用何种单元进行设计就可以有多种方式了。
其中叫做标准单元的方法是利用称为标准单元的现成电路单元进行设计。
这些标准单元的物理版图都是等高不等宽的结构，其引出线也都是规范化的，如图8 1所示。
标准单元法就是在这种基础上，用标准单元构成大规模集成电路。
这种方式便于布图和布线，应用较广。
显然，标准单元是按一定工艺设计好了的逻辑单元，在布图时是不能改变的，工艺更新时先要更新单元库，和全定制式相比布图时会出现冗余空间，密度不能很高。
把标准单元做成各种逻辑门，以门为单位排成一定阵列进行布局和布线的方式，称为门阵列式。
门阵列中，留有规则的布线通道，用以连接各门单元。
上述的单元，都不是已经生产出来的单元，而是准备好的生产单元用的各种母片，布图和布线达到要求后，按确定下来的布图和布线将母片投入生产工艺。
由于单元在构成时要考虑能适用于较多的用途，母片中设置的晶体管数相对要多，使用时会成为冗余的晶体管，接线通道也成倍数地增多，集成电路的面积难免会有浪费，因此，适用于中、小批量电路产品的设计与生产。
3．定制方式定制方式的设计是把各种基本逻辑单元事先设计完好，形成独立的功能单元，放在库中存储，设计时调出功能单元组合成各种电路。
这些功能单元也可以是寄存器、算数逻辑单元、存储器等，对形状也没有统一的要求。
这种设计法也叫通用单元法或积木块法。
不同的设计方法有不同的布局与布线要求，相应地，在利用计算机自动设计时需要采取不同的计算方法和程序。
《集成电路CAD》大纲郭
《集成电路CAD》教学大纲Integrated Circuit CAD课程编号：0713315课程性质：专业限选课适用专业：微电子学先修课程：集成电路设计原理后续课程：综合设计，毕业设计总学分：3.0学分其中实验学分: 1.0教学目的与要求:本课程是微电子学专业的一门专业选修课，集成电路计算机辅助设计包括逻辑设计、电路设计、器件设计、版图设计以及工艺设计等阶段的CAD，本课程介绍集成电路CAD的各个阶段的CAD的基本原理，以及若干CAD软件包的使用方法。
通过本课程的学习，使学生了解并掌握集成电路CAD技术的基本原理和内容，并要求同学能通过上机实践，熟悉主要设计环节中的一些CAD软件的使用方法。
教学内容与学时安排序号1234章目名称第一章概述第二章电路基础第三章Spectre电路模拟第四章版图设计学时分配24410序号567章目名称第五章版图验证第六章自动布局布线第七章UNIX知识及基本操作学时分配642第一章概述（2学时）第一节集成电路的发展史第二节集成电路的发展趋势第三节集成电路的设计方法第四节集成电路的辅助设计工具基本要求：了解集成电路的发展趋势和设计工具第二章CMOS电路基础（4学时）第一节理想开关与布尔运算第二节MOSFET开关第三节基本的CMOS逻辑门第四节CMOS复合逻辑门第五节传输门（TG）电路重点：基本的CMOS逻辑门；CMOS复合逻辑门。
难点：CMOS复合逻辑门。
基本要求：掌握基本的CMOS逻辑门的电路特征第三章电路模拟（4学时）第一节电路模拟引入第二节电路模拟分析重点：模拟测试电路的搭建；模拟类型分析。
难点：模拟类型分析。
基本要求：掌握电路模拟的分析方法第四章版图设计（10学时）第一节基本概念第二节基本工艺层版图第三节CMOS版图入门第四节FET版图尺寸的确定第五节CMOS版图设计方法第六节版图设计规则第六节其他类型版图简介第九节版图的识别重点：基本工艺层版图；CMOS版图设计方法；版图设计规则。
集成电路设计的CAD系统
高性能集成电路设计案例中，CAD系统发挥了关键作用。首先，CAD系统提供了多种电路结构供设计师选择和测试，以便找到最优设计方案。其次，通过使用CAD系统的模拟功能，设计师可以在实际制造之前预测电路的性能和行为。此外，CAD系统还提供了强大的布局和布线工具，帮助设计师高效地实现电路设计。这些工具可以根据设计规则对电路布局进行优化，并自动完成布线过程，从而大大提高了设计效率。
低功耗集成电路设计案例强调了CAD系统在降低芯片功耗和提高能效方面的应用价值。通过优化电路结构和元件参数，以及使用功耗分析和优化工具，设计师能够实现低功耗设计目标。这对于便携式电子设备的发展具有重要意义。
在低功耗集成电路设计案例中，CAD系统同样发挥了关键作用。首先，CAD系统提供了多种电路结构和元件参数供设计师选择和优化，以便降低芯片功耗和提高能效。其次，通过使用CAD系统的功耗分析功能，设计师可以精确地测量和分析电路的功耗行为。此外，CAD系统还提供了功耗优化工具，帮助设计师进一步降低功耗和提高能效。这些工具可以帮助设计师优化电路结构和元件参数，以满足低功耗设计的要求。
详细描述
总结词
详细描述
基于人工智能的cad系统利用机器学习和人工智能技术来自动化电路设计过程。
基于人工智能的cad系统是当前研究的热点领域，具有广阔的应用前景和发展潜力。
基于人工智能的cad系统适用于各种类型的集成电路设计，包括数字、模拟和混合信号电路。
基于人工智能的cad系统
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集成电路设计的cad系统技术
布线算法
布线算法能够根据电路结构和元件之间的连接关系，自动规划出合理的布线路径。
优化目标
布局与布线技术的目标是实现电路性能、功耗和可靠性的最优化。
布局与布线技术
利用CAD进行电路板布局与布线的实践指南
利用CAD进行电路板布局与布线的实践指南在电路板设计过程中，布局与布线是非常关键的环节。
利用计算机辅助设计(CAD) 软件进行电路板布局与布线可以提高效率、减少错误。
本文将介绍一些实用的技巧和步骤，帮助您更好地利用CAD软件进行电路板布局与布线。
第一步是准备工作。
在开始之前，您需要准备电路图和电路板尺寸的相关信息。
将电路图导入CAD软件中，并根据电路板的尺寸进行设置。
确保包含正确的层次结构和元件。
接下来是布局。
布局是将电路元件放置在电路板上，并合理地确定它们的位置。
在选择元件的位置时，需要考虑到元件之间的连接、走线长度、电路的整体性能和电磁兼容性。
在布局时，可以参考以下几点：1. 先布置较大的元件：大型元件通常需要较多的空间，因此应该首先放置。
将它们放置好之后，剩下的空间可以用来布置较小的元件。
2. 将相互连接的元件放在靠近的位置：将需要连接的元件放置在离得比较近的位置，这样可以减少走线的长度，提高电路的性能。
3. 避免元件之间的干扰：将具有较高电压或较大电流的元件或信号线远离其他敏感元件或信号线。
这可以帮助降低干扰和噪声。
4. 确保适当的散热：对于需要散热的元件，例如功率放大器或处理器，需要它们附近有足够的散热空间。
布局完成后，就可以开始布线了。
布线是将布局好的元件通过导线连接起来。
在布线过程中，需要考虑信号的传输质量、电磁兼容性和布线密度。
以下是一些布线的技巧：1. 使用短且直的走线：短而直的走线可以减少信号损耗和干扰。
避免走线过长，尽量选择直线路径。
2. 不要将高速信号线与高功率线靠得太近：高速信号线会受到高功率线引起的干扰。
为了提高信号完整性，应将它们保持一定的间距。
3. 交错布线：将上层和下层交错布线可以减少电磁干扰，提高布线密度。
4. 使用地平面和电源平面：地平面和电源平面可以提供良好的电磁屏蔽和电流传输。
在布线时，确保布置足够的地平面和电源平面。
5. 避免走线的交叉：交叉的走线容易产生串扰和干扰。
SoC 简介
第1 章SoC 简介近10 年来，无论是消费类产品如电视、录像机，还是通信类产品如电话、网络设备，这些产品的核心部分都开始采用芯片作为它们的“功能中枢”，这一切都是以嵌入式系统技术得到飞速发展作为基础的。
SoC (System on Chip，片上系统) 是ASIC(Application Specific Integrated Circuits) 设计方法学中的新技术，是指以嵌入式系统为核心，以IP 复用技术为基础，集软、硬件于一体，并追求产品系统最大包容的集成芯片。
狭意些理解，可以将它翻译为“系统集成芯片”，指在一个芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O 等功能，包含嵌入软件及整个系统的全部内容；广义些理解，可以将它翻译为“系统芯片集成”，指一种芯片设计技术，可以实现从确定系统功能开始，到软硬件划分，并完成设计的整个过程。
1.1 SoC1.1.1 SoC 概述SoC 最早出现在20 世纪90 年代中期，1994 年MOTOROLA 公司发布的Flex CoreTM 系统，用来制作基于68000TM 和Power PCTM 的定制微处理器。
1995 年，LSILogic 公司为SONY 公司设计的SoC，可能是基于IP ( Intellectual Property)核进行SoC 设计的最早报道。
由于SoC 可以利用已有的设计，显著地提高设计效率，因此发展非常迅速。
SoC 是市场和技术共同推动的结果。
从市场层面上看，人们对集成系统的需求也在提高。
计算机、通信、消费类电子产品及军事等领域都需要集成电路。
例如，在军舰、战车、飞机、导弹和航天器中集成电路的成本分别占到总成本SOC 设计初级培训（Altera篇）2的22％、24％、33％、45％和66％。
随着通讯行业的迅猛发展和信息家电的迅速普及，迫使集成电路产商不断发展IC 新品种，扩大IC 规模，增强IC 性能，提高IC 的上市时间(Time to maeket) ，同时还需要实现品种的通用性和标准化，以利于批量生产，降低成本。
集成电路布图自动布线技术研究
集成电路布图自动布线技术研究集成电路布图自动布线技术是一种能够实现电子元器件布线自动化的技术，该技术通过创建一个基于算法的布线方案，根据布线方案自动生成电子元器件之间的电路连接。
目前的芯片设计和工艺都已经发展到了一个非常高的水平，需要更高效、更快速、更准确的电路布线方法。
首先，了解何为电子元器件布线。
在电路板中，各种电子元器件之间需要进行布线以连接彼此。
电子元器件的数目和密度越来越高，这使得手动进行电路布线成为了更加困难的任务。
在集成电路板上，单个元件可能有成千上万条连接线，需要复杂的算法和过程来分析和设计。
自动布线技术可以取代手动布线，使用计算机软件根据预定义的规则和约束，去创建电路板布局来达到最优解。
其次，自动布线技术的发展历程。
这项技术的根源可以追溯到20世纪60年代，当时，自动布线技术是为了更好地控制电路元器件之间的距离和布局，以促进性能和可靠性的提高。
从60年代开始，自动布线软件公司和学术机构就一直在开展相关研究。
最近几年，随着技术上的不断进步和算法的逐渐优化，自动布线技术也取得了更好的进展。
再次，自动布线技术的实用化。
使用自动布线技术，不仅仅能够大幅减少人力资源和成本，还可以在芯片设计和生产过程中加快生产速度和提高品质。
在设计电路板时，自动布线技术能够优化电路连接，最大限度地降低噪声和串扰。
在电路板的生产过程中，自动布线技术能够减少布线错误，降低电路失效率，并减轻对人力资源的依赖。
最后，自动布线技术的应用前景。
目前，随着电子产业的快速发展，电子产品的需求不断提升，并且产品的纷繁化、复杂化让电路布线问题变得更为困难。
因此，自动布线技术的应用已经成为了不可避免的趋势。
我们相信，在未来，研究自动布线技术会成为越来越重要的课题，将会朝着更加高效、准确、自动化的方向发展。
综上所述，集成电路布图自动布线技术是一个不断发展和壮大的领域。
虽然仍面临一些挑战和技术难点，但可望在不远的将来取得更大的进展。
集成电路布局与布线技术
集成电路布局与布线技术现代电子技术发展迅速，集成电路作为电子产品的核心部件，对于高性能和低功耗的要求也日益增高。
而集成电路布局与布线技术作为实现这一目标的重要环节，在电路设计和制造过程中起着至关重要的作用。
本文将介绍集成电路布局与布线技术的概念、方法和一些相关的重要应用。
一、概述集成电路布局与布线技术是指对集成电路的各个功能模块进行合理的布局和互连，以达到最佳的性能和功耗特性。
它是集成电路设计中不可或缺的一环，涵盖了电路的物理位置布置和信号线的布线路径设计。
在集成电路的物理布局中，需要考虑各个功能模块之间的相互关系和布局位置，以便最大化地减少电路的面积和功耗。
同时，还要考虑散热、电磁干扰等因素，保证电路的稳定性和可靠性。
在信号线的布线路径设计中，需要考虑信号传输的时延、功耗、抗干扰能力等因素，以提高电路的性能。
二、方法1. 布局技术在集成电路布局中，可以采用不同的布局技术来实现最佳的布局效果。
其中，常用的布局技术包括手动布局和自动布局。
手动布局是通过人工进行布局，根据设计要求和约束条件，将各个功能模块按照一定的规则合理地排列。
手动布局的优点是可以充分考虑电路的性能和功能需求，但是需要设计人员具备一定的经验和技能。
自动布局是利用计算机辅助设计软件进行布局，根据设计要求和约束条件，通过算法和优化方法来实现布局。
自动布局的优点是效率高且能够快速生成满足要求的布局，但是对于复杂的电路设计可能需要进一步的人工调整。
2. 布线技术在集成电路布线中，需要考虑信号线的路径设计和互连问题。
常用的布线技术包括通用布线、特殊布线和全局布线。
通用布线是指利用通用布线算法进行布线，通过计算机算法和优化方法，自动生成较为理想的布线路径。
通用布线的优点是快速和高效，对于一些简单的电路布线能够满足需求，但是对于复杂的电路布线可能需要进一步的优化或者其他布线方法。
特殊布线是指针对特定需求的布线方式，根据电路设计的特点，采用一些特殊的布线技巧和方法来实现。
电子线路CAD技术(第二版)课件：自动布局与自动布线
自动布局与自动布线 图9-12 网络表加载后的PCB图
自动布局与自动布线 注意：如果网络表中存在宏错误而没有修改，立即执行 【Execute】命令，将出现如图9-13所示不能加载网络宏对 话框。此时用户可单击【No】按钮返回，以便修改网络宏 错误。如果用户单击【Yes】按钮强行加载网络表，那么， 布线时将不能完整布线。
(3) 系统弹出如图9-15所示的同步器参数设置对话框。 主要参数的含义如下：
Connectivity栏：用于设置原理图与PCB图之间的连 接类型。对于单张电路原理图来说，可以选择Sheet Symbol /Port Connections、Net Labels and Port Global或Only Port Global方式中的任一种。
自动布局与自动布线 图9-6 生成的有错误的网络表宏信息
自动布局与自动布线
9.5.2 网络宏错误的修改及重新加载网络表 1. 常见的错误和警告 如果在生成网络宏时出错，列表框中Error列将显示出
现的错误信息。常见的错误是在原理图中没有设定元件的封 装，或者封装不匹配，此时应该返回到原理图编辑器中，修 改错误，并重新生成网络表，然后再切换到PCB文件中进行 操作。常见的宏错误信息如下：
按照第5章网络表的生成方法，产生网络表。为了能够 充分利用PCB设计器的自动布局和布线功能，网络表本身一 定要包括电路原理图中的所有元件，而且在属性设置时必须 为每个元件指定与封装库匹配的封装形式。网络表的文件名 为“过压监视电路.NET”。
自动布局与自动布线
9.3 规划印刷电路板
设置工作层和布局范围。该PCB板采用双面板，需要加 载的板层如图9-1所示，板层至少有顶层、底层、顶层丝印 层、多层和禁止布线层。
集成电路设计中的自动布局布线方法研究
集成电路设计中的自动布局布线方法研究在集成电路的设计过程中，自动布局布线是必不可少的一步。
它的目标是将电路中的各个组件合理地布局在芯片的表面，并通过导线将它们连接起来，以实现电路的功能。
自动布局布线方法的研究可以提高电路的性能、减小面积、降低功耗，对于集成电路的设计具有重要的意义。
自动布局布线方法的研究主要包括两个方面，即自动布局和自动布线。
自动布局是指在给定的芯片面积内，将电路中的各个组件按照一定的规则自动布置在芯片上，使得它们之间的距离适当，并且不产生电路冲突。
自动布线是指根据布局结果，自动地在芯片的表面上生成导线网络，使得电路中的各个组件之间能够正确地互连。
在自动布局的研究中，通常采用的方法是通过建立电路的等效模型，将布局问题转化为数学优化问题。
具体来说，可以使用基于禁忌搜索、模拟退火等启发式算法来求解布局问题。
另外，还可以利用迁移学习、强化学习等机器学习方法，通过训练模型来优化布局结果。
在自动布线的研究中，常常使用的方法是通过建立网络流模型，将布线问题转化为最小费用流、最大流等经典问题。
然后，可以采用广度优先搜索、深度优先搜索等算法来求解布线问题。
此外，还可以使用并行计算、多目标优化等技术，提高布线的效率和质量。
自动布局布线方法的研究不仅需要考虑电路的性能，还需满足芯片的制造工艺要求。
因此，在布局布线的过程中，需要考虑到电路的延迟、功耗、面积等指标，并且要遵守芯片制造的规则。
例如，可以利用线性规划等数学方法来求解布局布线问题中的多目标优化问题，以平衡不同指标的要求。
自动布局布线方法的研究还要考虑到不同工艺、不同电路结构之间的差异性。
因此，对于不同类型的电路，需要采用不同的布局布线方法。
例如，对于数字电路，可以采用网格化布局方法，将电路中的组件和导线都放置在网格交叉点上。
而对于模拟电路，可以采用层次化布局方法，将电路中的组件和导线分别放置在不同的层次上。
总的来说，自动布局布线方法的研究对于集成电路的设计具有重要的意义。
印制电路板的自动布局与自动布线
印制电路板的构造
基板
作为电路板的承载体， 通常由绝缘材料制成，
如FR4、CEM-1等。
铜箔
元件
附着在基板上，形成导 电路径，具有导电性能。
安装在电路板上的电子 元件，如电阻、电容、
电感等。
焊盘
连接元件引脚和导电路径 的金属片，通过焊接实现 元件与电路板的连接。
印制电路板的设计流程
原理图设计
使用EDA（Electronic Design Automation）软件 绘制电路原理图，描述电路 的功能和连接关系。
PART 05
自动布局与自动布线的挑 战与解决方案
REPORTING
WENKU DESIGN
布局的挑战与解决方案
组件密度高
随着电子设备的小型化和集成化 ，印制电路板上的组件密度越来 越高，布局难度增大。
信号完整性要求高
为了确保高速信号的完整性，需 要精确控制元件之间的距离和角 度。
布局的挑战与解决方案
对于大型和复杂电路板，规则 难以制定，且难以保证最优布
局。
基于优化算法的布局
优化目标
通过数学模型和优化算法，寻 找最优的电路元件布局方案。
常用算法
遗传算法、模拟退火算法、蚁 群算法等。
优点
能够处理大型和复杂电路板， 寻求最优解。
缺点
计算量大，时间长，需要较高 的计算资源。
混合布局算法
结合方式
结合基于规则的布局算法和基于优化算法的 布局，以获得更好的布局效果。
点连接起来。该算法简单明了，但可能无法处理复杂的布线需求。
பைடு நூலகம்
02 03
网格布线算法
该算法将电路板上的布线区域划分为一系列的网格，然后根据起点和终 点的位置以及网格的大小来决定布线的路径。该算法能够处理复杂的布 线需求，但计算量较大。
【骨灰版】集成电路CAD
杨之廉申明/编著张华斌/主讲第一章：设计过程的概述一：集成电路设计方法和工具的变革1.集成电路技术经历了小规模（SSI）中规模（MSI）大规模（LSI）超大规模（VLSI）阶段，目前进入特大规模（ULSI）阶段2.第一代EDA称为计算机辅助设计CAD系统，第二代EDA系统常称为计算机辅助工程系统，第三代EDA中，引入了行为硬件描述语言HDL，一般采用两种语言即VHDL语言和VerilogHDL语言；此外引入行为综合和逻辑综合工具二：设计系统的结构和框架统一的数据库操作的协同性结构的开放性系统的可移植性三:“自顶向下”与“由底向上”设计步骤芯片设计通常分为正向设计与逆向设计两大类。
正向设计通常用来实现一个新的设计，而逆向设计是在剖析别人设计的基础上进行某种修改或改进步骤方法自顶向下由底向上正向设计行为设计结构设计逻辑设计电路设计版图设计系统划分，分解单元设计功能块设计子系统设计系统总成逆向设计版图解析电路图提取功能分析结构修改逻辑设计电路设计版图设计版图解析电路图提取功能分析单元设计功能块设计子系统设计系统设计四、几个知识点1.深亚微米电路设计对设计流程的影响在微米级电路设计时，习惯上吧设计分成前后两个阶段：（1）前一阶段系统成逻辑设计，这是进行系统和功能设计以及结构和电路设计；（2）后一阶段称为版图设计，注意进行布局，布线以及物理验证和掩膜生成。
2.定制法它适用于芯片性能指标比较高而生产批量又比较大的芯片设计，通常分为两大类：、（1）标准单元法电路中各单元高度相等，宽度有所差别（2）通用单元法又分为积木块法和混合法两种，在设计中各单元高度和宽度各不相等以上两类方法中，所有单元事先经过精心设计并存在单元中，在设计是根据电路要求从库中调出所需单元及压焊块，进行自动布局和布线，最后得到被设计电路的掩膜版图，因而又统称为库单元法。
定制法的特点是设计上自由度比较大，芯片没有无用的单元或晶体管，芯片面积较小，但建立一个物理单元库需很大的初始投资，制造周期长，成本高第二章：各种设计方法1.全定制版图设计的特点是针对美国晶体管进行电路参数和版图优化。
电子线路CAD实用教程-基于Altium Designer平台第6章 印制电路板设计初步
6.1.1印制板材料
挠性印制板
印制板分类刚性印制板混玻 纸合璃 基基布 覆覆基 铜铜覆 板板铜醛板纸CCEM质聚环ME层四氧压1氟玻3((表板乙表璃面,烯面布 如为为烯F层R玻玻玻压-璃1璃璃板;环布布布,如，氧,层内F内纸R压层层 -质4为内层无层压纺为板玻棉,如璃纤F纸R维)- 3
金属基覆铜板如铝基覆铜板、铜基覆铜板、 铁、铁基覆
6.1 印制板种类及材料 6.2 创建PCB文件启动PCB编辑器 6.3 手工设计单面印制板—Altium Designer PCB基本操作 6.4 沿圆弧均匀分布元件的放置
2021/4/29
电子线路CAD实用教程——基于Altium Designer平台
第6章 印制电路板设计初步
6.1 印制板种类及材料
电子线路CAD实用教程——基于Altium Designer平台
第6章 印制电路板设计初步
6.2.2 利用PCB Document Wizard创建PCB文件
对于标准尺寸的印制板，如ISA、PCI总线扩展卡，最好通过“Home”主页内的 “Printed Circuit Board Design” (PCB设计)标签下的“PCB Document Wizard”(PCB文档 创建向导)或“Create PCB Form Template”(用模板文件创建PCB文件)命令创建标准尺寸 的PCB文件，然后借助原理图编辑器窗口内“Up PCB XXXX…(更新PCB)”命令，把原理 图中元件封装图、电气连接关系等信息直接装入指定的PCB文件中。
第6章 印制电路板设计初步 (3) 单击图6.2.3中的“Next>”按钮，在图6.2.4所示窗口内，选择PCB板类型。
2021/4/29
图6.2.4 选择PCB板类型
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2020/7/24
10
一些时钟树的实例
第6章 自动布局布线及SOC简介
路 漫 漫 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
不含时钟树
零歪斜时钟树
可变时间时钟树
2020/7/24
11
第6章 自动布局布线及SOC简介
时钟树插入及增加驱动器
时钟信号延时与具体的版图密切相关，所以在逻辑综合 的时候一般忽略时钟的处理，而在布局布线设计中进行 插入时钟树操作。
第6章 自动布局布线及SOC简介
6.1 自动布局布线 6.2 SOC的技术简介 6.3 VLSI设计发展方向
2020/7/24
1
路 漫 漫 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
2020/7/24
第6章 自动布局布线及SOC简介
LogiPclascyenmtehnestis Routing
路 系统中的时钟负载很大，而且遍布整个芯片。这样就造成
漫 漫 其
了 较 大 的 本 地 时 钟 间 的 相 对 延 时 ， 也 叫 时 钟 偏 斜 (Clock
修 远
Skew)，时钟偏斜严重影响电路的同步，会造成时序紊乱。
兮
吾 将 上
延时
延时最大
下
而
求索cd来自芯片平面b2020/7/24
a
时钟输入
延时为零
17
⑥ 输出结果
第6章 自动布局布线及SOC简介
所有检查验证无误，布图结果转换为GDSII格式的掩膜文 件。
路 漫
然后通过掩膜版发生器或电子束制版系统，将掩膜文件
漫 其
转换生成掩膜版。
修
远
兮 吾
⑦
后仿真
将
上
下 而
后仿真是指版图完成后提取芯片内部寄生参数后的得到
求
索
最准确的门延时和互连线延时的仿真。
将
上 下
Components的TSMC0.25um CMOS标准单元库和输入/
而 求
输出单元库)
索
➢ 标准逻辑单元库的库单元种类繁多，形式多样，以满
足不同阶段的ASIC设计的需求
➢ 设计约束
➢ 芯片的总体功耗、时序要求和面积
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② 布局规划、预布线、布局
第6章 自动布局布线及SOC简介
Silicon Ensemble，其中，Block Ensemble适用于宏单元的自动布局
布线，Cell Ensemble适用于标准单元或标准单元与宏单元相混合
的布局布线，Gate Ensemble适合于门阵列的布局布线，Silicon
Ensemble主要用在标准单元的布局布线中。
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在深亚微米设计中，合理的总体布 局规划可以提高综合的连线延迟模 型的准确性，从而更快的达到时序 收敛，减少设计的重复。
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预布线
第6章 自动布局布线及SOC简介
预布线的目的就是要在版图设计上为布线留必要的通道
预布线包括宏单元的电源、地、信号的布线，焊盘单元 的布线及芯片核心逻辑部分的电源环、电源网络的布线
远
网表形式存在。
兮
吾
硬核
将 上 下
是指在性能、功率和面积上经过优化并映射到特定工艺技术的可复用 模块。它们以完整的布局布线的网表和诸如GDSII（一种版图数据文
而 求
件格式）格式的固定版图形式存在。
索
分类 软核 固核 硬核
可移植性 好 中 差
联合性 高 中 低
易用性 高 中 低
价格 高 中 低
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后仿真包括：逻辑仿真、时序分析、功耗分析、电路可 靠性分析等
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第6章 自动布局布线及SOC简介
6.2 SOC技术简介
基本概念
➢ SOC：System on chip 片上系统系统集成芯片
路 漫
➢ Soc基本特征：
漫
其 修
① SOC是VLSI技术的最新产物。
远 兮
② SOC是实现现代电子系统的重要途径。
将 上
硬件
下 而
软件
求 索
测试等学科
各领域的界线越来越模糊，趋向融合。
SOC芯片的设计同样按层次划分，与VLSI 设计方法一致，同样分为：
系统设计、
行为设计、
结构设计、
逻辑设计、
索
➢ 晶振单元
➢ 直流电压转换器(DC-DC converter)
➢ I/O模块
➢ 无线传输模块
➢ 图像处理模块
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路 漫 漫 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
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第6章 自动布局布线及SOC简介
SOC组成结构
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路 漫 漫 其 修 远 兮 吾 将 上 下 而 求 索
a) 设计规则检查(DRC, Design Rule Check)
设计规则是以器件的特征尺寸为基准，根据制造工艺水
平及其它考虑，制定出的一整套关于各掩膜相关层上图
形自身尺寸及图形间相对尺寸的允许范围。
路 漫 漫
设计规则检查则是检查版图中各掩膜相关层上图形的各
其 修
种尺寸，保证无一违反规定的设计规则。
能的要求下，在指定的区域内完成所需的全部互连，同
时尽可能地对连线长度和通孔数目进行优化。
路
漫 漫
完成预布线以后，一些特定网络的布线，如时钟、总线
其 修
等一些关键路径需要严格保证其时序要求；在布线中，
远 兮
这些关键路径的布线被赋予较高的优先级，有时甚至进
吾 将
行手工布线。
上 下
全局布线
而
求 索
➢ 布线工具首先把版图区域划分为不同的布线单元，同
远
兮 设计规则的范围很宽，项目繁多，但其中多数规则是关
吾 将
于图形边与边之间的距离规范，包括宽度检查、面积检
上
下 而
查、内间距检查和外间距检查。
求
索
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第6章 自动布局布线及SOC简介
b) 电学设计规则(ERC, Electronic Rule Check)
电学设计规则检测出没有电路意义的连接错误，（短路、 开路、孤立布线、非法器件等），介于设计规则与行为 级分析之间，不涉及电路行为
吾 将
VLSI设计的自动布局、布线必须借助EDA工具完成
上
下 而
比较著名的自动布局、布线工具：AVant！/Synopsys的ApolloII、
求
Cadence、Synopsys、Mentor等公司的工具。
索
在Cadence中进行布局规划的工具为Preview，进行自动布局布线
的引擎有四种：Block Ensemble、Cell Ensemble、Gate Ensemble和
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第6章 自动布局布线及SOC简介
时钟树
时钟树综合就是为了保证时钟的设计要求，对芯片的时钟 网络进行重新设计的过程，包括:
➢ 时钟树的生成
路 漫 漫
➢ 缓冲的插入
其 修
➢ 时钟网络的分层
远
兮 吾
时钟网络形式
将
上 下
➢ 最常用的时钟网络是H-树和平衡树
而
求
时钟源
索
时钟树主干
时钟树主干
时钟源
最常用的两种时钟网络
为了实现时钟延时的总体平衡，对时钟信号进行树状插
路 漫
入驱动(buffer)。
漫
其
修
远
兮
吾 将 上 下 而 求 索
一个插入驱动的时钟分配树
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DEC Alpha 21164 CPU时钟树的例子
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第6章 自动布局布线及SOC简介
④ 布线
布线是根据电路连接的关系，在满足工艺规则和电学性
吾
③ SOC技术涉及：
将
上 下
a) 集成电路制造技术；
而 求
b) 设计技术；
索
c) 电子系统设计理论；
d) 软件工程等。
④ SOC芯片采用超深亚微米（VDSM）或纳米IC制造技术。
⑤ SOC的复杂性！绝大多数设计厂商不可能覆盖全部技术领域，不 可能也没有必要在设计上完全采用自主设计方法。
⑥ 大量采用IP核来完成设计已成为一种趋势。
➢ 按设计阶段划分
➢ 逻辑综合库 ➢ 单元的仿真库 ➢ 物理版图库 ➢ 延时模型库
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① 数据准备和输入
第6章 自动布局布线及SOC简介
➢ 网表(netlist):
路
➢ 由逻辑综合工具生成的，以标准逻辑单元表示的逻辑
漫 漫 其
网络（EDIF网表）
修 远
➢ 标准逻辑单元库/工艺库：
兮
吾
➢ 由EDA/Foundary厂商合作提供；如：Artisan
时建立布线通道；
➢ 对连线的网络连接方向和占用的布线资源(布线通道和 过孔)、连线的最短路径等进行确定；
➢ 对布线的拥塞程度进行估计，调整连线网络过度拥塞 的部分。
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⑤ 版图检查与验证
版图
第6章 自动布局布线及SOC简介
路
漫 漫
设计规则检查
网表与参数提取
其 修
原理图网表
远
兮
吾
版图网表
路
漫 漫
布线通道的不同划分
其
修
远
兮
吾 将 上 下 而 求 索
电源分配一般结构
某32位微处理器电源总线
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布局
第6章 自动布局布线及SOC简介
布局就是进行网表中单元的放置，这一步可以使用综