专用集成电路设计-(12g)资料
专用集成电路设计
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专用集成电路设计引言专用集成电路(ASIC)是根据特定应用的需求进行定制设计的集成电路。
相比通用集成电路,ASIC更加高效、快速和可靠。
本文将详细讨论ASIC设计的原理、流程和应用。
ASIC设计原理ASIC设计的原理基于数字电子学和半导体技术。
在ASIC中,数字信号通过逻辑门的组合和时钟信号的控制来实现数据处理和控制功能。
ASIC设计流程ASIC设计流程可以分为以下几个步骤:需求分析在需求分析阶段,设计团队与客户紧密合作,明确设计目标和要求。
包括功能需求、性能指标、功耗要求等。
架构设计在架构设计阶段,设计团队根据需求分析的结果,确定ASIC的整体架构。
包括电路的模块划分、模块功能和接口定义等。
功能设计在功能设计阶段,设计团队根据架构设计的指导,对ASIC的功能电路进行详细设计。
包括逻辑电路设计、时序设计和电路优化等。
物理设计在物理设计阶段,设计团队对功能设计的结果进行布局和布线。
包括布局规划、金属层分配和信号线的布线等。
验证与测试在验证与测试阶段,设计团队对ASIC进行功能验证和性能测试。
包括电路仿真、时序分析和功能验证等。
产线生产在产线生产阶段,设计团队将验证通过的ASIC设计文件发送给芯片厂商进行生产。
包括掩膜制作、晶圆加工和封装测试等。
ASIC设计应用ASIC设计广泛应用于各个领域,如通信、计算机、汽车、工业控制等。
以下是一些常见的ASIC应用场景:通信领域在通信领域,ASIC被广泛用于数字信号处理、调制解调器、网络协议处理等功能。
ASIC可以提高通信设备的性能和稳定性。
计算机领域在计算机领域,ASIC用于处理器、内存控制器、图形处理器等重要组件。
ASIC可以提高计算机的处理能力和效率。
汽车领域在汽车领域,ASIC用于安全控制、驾驶辅助和车载娱乐等系统。
ASIC可以提高汽车的安全性和性能。
工业控制领域在工业控制领域,ASIC用于工业自动化、机器人控制和传感器接口等应用。
ASIC 可以提高工业生产的效率和稳定性。
《专用集成电路设计方法》课程教学大纲
![《专用集成电路设计方法》课程教学大纲](https://img.taocdn.com/s3/m/f498b96ef11dc281e53a580216fc700abb6852d1.png)
《专用集成电路设计方法》课程教学大纲课程编号:ABJD0530课程中文名称:专用集成电路设计方法课程英文名称:ASICDesignMethodo1ogy课程性质:选修课程学分:3学分课程学时数:48学时授课对象:电子信息工程、电子科学与技术本课程的前导课程:数字集成电路设计、模拟集成电路设计一、课程简介《专用集成电路设计方法》课程是物理学系物理学专业必修的技术基础课,具有非常重要的地位和作用。
本课程以《数字集成电路设计》和《模拟集成电路设计》课程为基础,内容侧重于晶体管级电路设计和物理层设计。
使学生把所学的电子线路、器件物理、工艺制造知识融汇到版图设计中去,最终达到电路或系统的功能和参数指标在电路的物理层设计中实现。
本课程为研讨课,通过指导、研讨与上机实践,掌握AS1C的设计流程和设计技术,内容侧重于晶体管级电路设计和物理层设计。
通过课程学习,使学生能够根据电路的功能和参数指标,完成逻辑网表设计、晶体管级电路设计和版图设计。
二、教学基本内容和要求(-)绪论课程教学内容:电子技术的发展,模拟信号与模拟电路;电子信息系统的组成;模拟电子技术基础课的特点。
课程的重点、难点:重点:如何学习这门课程难点:模拟电子的基本概念和课程的目的。
课程教学要求:掌握:模拟电子系统组成,电子系统分类;理解:模拟和数字的区别和关系;了解:模拟电子系统主要性能指标。
(-)绪论(2学时)具体内容:专用集成电路的设计流程和设计要求。
(二)CMOS数字电路基本单元的设计(2学时)具体内容:CMOS反相器直流、交流特性和设计分析;CMOS传输门特性分析和CMOS版图设计。
1 .基本要求(1)了解反相器物理层设计与反相器直流特性、交流特性的关系和设计考虑。
(2)了解CMe)S传输门的结构和模型分析。
2 .重点、难点重点:CMOS结构与版图的对应关系。
难点:CMOS结构与版图的对应关系。
(三)CMOS组合电路和CMoS基本逻辑电路设计(2学时)具体内容:CMc)S组合逻辑的设计规则;根据逻辑函数进行逻辑简化,画出逻辑图、晶体管级电路图和版图。
专用集成电路设计实用教程第二版
![专用集成电路设计实用教程第二版](https://img.taocdn.com/s3/m/751520374b7302768e9951e79b89680202d86b4d.png)
专用集成电路设计实用教程第二版
《专用集成电路设计实用教程第二版》是一本关于专用集成电路设计的实用教程。
本书系统地介绍了专用集成电路的基本概念、设计原理和设计方法。
全书内容主要分为六个部分。
第一部分介绍了专用集成电路设计的基本概念和设计流程。
包括电路设计的基本概念、电路设计的流程和方法等内容。
通过这一部分的学习,读者可以初步了解到专用集成电路设计的基本思想和方法。
第二部分介绍了专用集成电路设计的基本技术。
包括逻辑门电路设计、通用门电路设计、存储器电路设计等内容。
通过这一部分的学习,读者可以掌握专用集成电路设计的基本技术。
第三部分介绍了专用集成电路设计的高级技术。
包括电源管理电路设计、时钟管理电路设计、信号处理电路设计等内容。
通过这一部分的学习,读者可以进一步提升专用集成电路设计的技术水平。
第四部分介绍了专用集成电路设计的验证与测试。
包括电路验证的基本原理、电路测试的基本原理和方法等内容。
通过这一部分的学习,读者可以了解专用集成电路设计的验证与测试的相关知识。
第五部分介绍了专用集成电路设计的优化与改进。
包括电路仿真与优化、电路布局与布线、故障分析与调试等内容。
通过这一部分的学习,读者可以学习如何优化和改进专用集成电路设
计。
第六部分介绍了专用集成电路设计的应用实例。
通过具体的案例分析,读者可以学习如何将专用集成电路设计应用到实际项目中。
总之,《专用集成电路设计实用教程第二版》是一本系统、全面介绍专用集成电路设计的实用教材,适合专业学习和工程实践。
专用集成电路设计方法复旦大学自编讲义
![专用集成电路设计方法复旦大学自编讲义](https://img.taocdn.com/s3/m/ff696f8f5ebfc77da26925c52cc58bd631869381.png)
3
物理验证与DRC/LVS检查
物理验证是确保版图符合设计规则的过程, DRC/LVS检查用于验证版图的正确性。
可靠性设计方法
可靠性设计方法概述
可靠性设计是指在集成电路设计中考虑各种因素,以提高电路的 可靠性和稳定性。
冗余设计
冗余设计是通过增加额外的电路来提高系统的可靠性和稳定性,例 如备用逻辑门和冗余电源等。
02
03
逻辑仿真工具
ModelSim、NCSim等。
综合工具
Synopsys DC、Cadence Conformal等。
04
物理设计工具
Cadence Virtuoso、 Mentor Graphics IC
Compiler等。
专用集成电路设计规范与标准
设计规范
01
包括电路设计规范、布局布线规范、测试规范等。
模拟电路实现技术
介绍模拟电路的版图设计、物理验证、 DRC/LVS检查等实现技术。
模拟电路测试与验证
讲解模拟电路的测试方法、仿真验证 和实际测试技术。
混合信号专用集成电路设计实践
混合信号电路设计基础
混合信号电路设计方法
介绍混合信号电路的基本原理,包括模拟 信号和数字信号的处理和转换。
讲解混合信号电路的分析、设计和优化方 法,包括ADC/DAC转换器的性能优化等。
专用集成电路设计流程
01
需求分析
明确设计目标和应用需求,进行系 统级功能描述和规格制定。
后端设计
布局布线、物理验证、时序分析、 功耗分析等。
03
02
前端设计
逻辑设计、电路设计、逻辑仿真、 综合等。
测试与验证
功能仿真、时序仿真、流片前后的 测试等。
专用集成电路设计
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1.1 集成电路发展趋势
3
(1)晶圆的尺寸增加,当前的主流晶圆的尺寸为8英寸,正在向 12英寸晶圆迈进。
(2)集成电路的规模不断提高,CPU(P4)己超过4000万晶体管, DRAM己达Gb规模。
(3)集成电路的速度不断提高,采用0.13μmCMOS工艺实现的 CPU主时钟已超过2GHz,实现的超高速数字电路速率已超 过10Gb/s,射频电路的最高工作频率已超过6GHz。
13
最最最最 最最最最 最最最最 最最最最
最最最最 最最最最
逻辑综合
将逻辑级行为描述转换成使用门
最最最最
级单元的结构描述(门级结构描述称为
网表描述),同时还要进行门级逻辑仿
最 最 最 最 最 最 最 最 最 最 最 最 真和测试综合。
最最最
1.2 专用集成电路基本设计方法
14
最最最最 最最最最 最最最最 最最最最 最最最最
最最最最 最最最最 最最最最
物理综合
物理综合将网表描述转换成版图。
最最最最
一般布局时总要求芯片面积最小、连
Hale Waihona Puke 线总长最短、电性能最优并且容易布线。
布线是根据电路连接关系,在满足工
艺规则和电学性能的要求下,在指定的区 最 最 最 最 域内完成所需的全部互连和互连优化。
布图结果将转换为掩膜文件。
网表的图形表示
(4)集成电路复杂度不断增加,系统芯片或称芯片系统SoC (System-on-Chip)成为开发目标。
(5)模拟数字混合集成向电路设计工程师提出挑战。
1.1 集成电路发展趋势
4
(6)集成电路器件制造能力按每年58%的速度提升,而电路设计 能力每年只以21%的速度提升,设计能力明显落后于器件制 造能力,且落后趋势越来越严重;
专用集成电路设计关键技术开发与应用知识分享
![专用集成电路设计关键技术开发与应用知识分享](https://img.taocdn.com/s3/m/a28ef5496c85ec3a86c2c501.png)
附件四:成都市“十一五”科技重点项目“专用集成电路设计关键技术开发与应用”申报指南一、指南说明本项目拟重点支持二个方向共五个课题。
方向一:国家集成电路设计成都产业化基地与长虹“50款芯片国产化计划”的合作项目课题1:数字电视信道解调解码芯片课题2:数字电视画质改善芯片课题3:通用学习型遥控器芯片方向二:音视频消费类电子SOC核心芯片研发及应用课题4:固态硬盘(SSD)控制芯片课题5:新一代音视频编解码芯片其他与专用集成电路设计关键技术相关的研发与应用本项目总经费2140万元,其中课题承担单位提供配套经费1700万元,市科技经费440万元(其中08年投入340万元)。
(一)项目背景成都地区在集成电路设计上有较好的技术及产业优势,但企业之间、企业与科研院所、高校之间缺乏深层次合作,没有充分发挥产业潜在能力,远不能适应消费电子、通讯、计算机、机械等产业发展的需要。
特别是随着生活质量的不断提高,人们对日常消费领域的自动化、智能化要求越来越高,消费电子领域的发展前景非常广阔,充分利用长虹、TCL等应用商在川的优势,带动成都IC产业快速发展。
(二)项目总体目标通过本项目的实施,实现产学研的联通与结合,突破关键技术,共同推进我市集成电路设计产业的发展,并成功培育和推进一批集成电路设计企业和企业集团。
二、指南内容课题1:数字电视信道解调解码芯片【总体目标】突破高阶调制解调芯片的A/D采样、匹配滤波、载波恢复、符号同步、反馈均衡、信道解码等关键技术,研制支持DTV-C、DVB-C标准的兼容性QAM调制解调芯片,实现批量产业化以及与数字电视整机企业的产品配套,打破国外芯片的市场垄断和技术垄断,促进成都集成电路产业链的优化。
【实施年限】2007年9月至2009年12月【经费构成】政府支持50万元,课题承担单位提供配套经费不少于250万元。
【资助方式】拨款【计划类别】成都市科技攻关计划【技术领域】电子信息/集成电路设计与应用【主要内容】(1)数字电视调制解调符号处理关键技术:包括模拟AGC、基带转换、数字AGC、定时恢复、自适应均衡、频偏估计、载波恢复、相位跟踪等技术。
专用集成电路设计实用教程
![专用集成电路设计实用教程](https://img.taocdn.com/s3/m/fc0719e77e192279168884868762caaedd33ba0a.png)
专用集成电路设计实用教程专用集成电路(ASIC)是指根据特定的应用需求,经过设计和生产的一种定制化集成电路。
与通用集成电路(ASIC)相比,专用集成电路具有更高的集成度和更高的性能,可以满足复杂的应用需求。
以下是一些关于ASIC设计的实用教程:第一,了解ASIC设计的基本原理和流程。
ASIC设计涉及到多个方面,包括电路设计、逻辑设计、物理设计等。
所以在开始设计之前,必须要对ASIC设计的基本原理和流程有所了解,才能更好地理解和操作。
第二,选取合适的ASIC设计工具。
目前市场上有许多成熟的ASIC设计工具,如Cadence、Synopsys、Mentor Graphics等。
设计师可以根据自己的需求和熟悉程度选择合适的工具,用于实现电路设计、逻辑设计、布局设计等功能。
第三,进行电路设计和逻辑设计。
在进行电路设计时,需要选择合适的电路元件和拓扑结构,以满足应用需求。
在逻辑设计中,需要使用硬件描述语言(HDL)进行电路的描述和逻辑功能的实现。
第四,进行物理设计和布局设计。
物理设计是将逻辑设计转化为物理电路的过程,包括逻辑综合、布局布线、时序优化等。
布局设计是将逻辑电路中的元件进行安排和布线,使得电路达到最佳的性能和可靠性。
第五,进行验证和仿真。
验证和仿真是保证ASIC设计正确性和性能的关键步骤。
通过验证和仿真可以发现可能存在的故障和问题,并进行修复和优化,以确保ASIC设计的正确性和可靠性。
第六,进行制造和测试。
制造是将ASIC设计转化为实际的芯片的过程,包括掩模制作、晶圆制作等。
测试是对制造好的芯片进行功能和性能的测试,以确保芯片符合设计要求。
综上所述,ASIC设计是一项复杂而又重要的工作,需要设计师具备一定的专业知识和实践经验。
通过系统学习ASIC设计的相关知识,选择合适的设计工具,进行电路设计和逻辑设计,进行物理设计和布局设计,进行验证和仿真,进行制造和测试,可以较好地完成ASIC设计的任务。
希望以上的实用教程对您有所帮助。
专用集成电路读书笔记
![专用集成电路读书笔记](https://img.taocdn.com/s3/m/e33a67292f60ddccda38a070.png)
《专用集成电路》读书笔记《专用集成电路》是电子工业出版社出版,作者是美国的史密斯,又虞惠华等人所译。
本书是一本有关专用集成电路(ASIC)的综合性和权威性书籍。
书中主要讲述了VLSL系统设计的最新方法。
利用商业化工具以及预先设计好的单元库已使得ASIC设计成为速度最快、成本最低而且错误最少的一种IC设计方法,因而ASIC和ASIC设计方法已经迅速在工业界的各个应用领域得到推广。
本书介绍了半定制和可编程的ASIC。
在对每种ASIC类型的数字逻辑设计与物理特性的基本原理进行描述后,讨论了ASIC逻辑设计——设计输入、逻辑综合、仿真以及测试,并进一步讲述了相应的物理设计——划分、平面布图规划、布局以及布线。
此外,本书对ASIC设计中涉及到的各种知识以及必需的工作都有详尽论述。
看完这本书之后,我了解了ASCI设计的几种方法,就设计方法而言,设计集成电路的方法可以分为全定制、半定制和可编程IC设计三种方式。
一、全定制设计全定制ASIC是利用集成电路的最基本设计方法(不使用现有库单元),对集成电路中所有的元器件进行精工细作的设计方法。
全定制设计可以实现最小面积,最佳布线布局、最优功耗速度积,得到最好的电特性。
该方法尤其适宜于模拟电路,数模混合电路以及对速度、功耗、管芯面积、其它器件特性(如线性度、对称性、电流容量、耐压等)有特殊要求的场合;或者在没有现成元件库的场合。
特点:精工细作,设计要求高、周期长,设计成本昂贵。
由于单元库和功能模块电路越加成熟,全定制设计的方法渐渐被半定制方法所取代。
在现在的IC设计中,整个电路均采用全定制设计的现象越来越少。
全定制设计要求:全定制设计要考虑工艺条件,根据电路的复杂和难度决定器件工艺类型、布线层数、材料参数、工艺方法、极限参数、成品率等因素。
需要经验和技巧,掌握各种设计规则和方法,一般由专业微电子IC 设计人员完成;常规设计可以借鉴以往的设计,部分器件需要根据电特性单独设计;布局、布线、排版组合等均需要反覆斟酌调整,按最佳尺寸、最合理布局、最短连线、最便捷引脚等设计原则设计版图。
专用集成电路设计实践(西电版)第2章 集成电路工艺基础
![专用集成电路设计实践(西电版)第2章 集成电路工艺基础](https://img.taocdn.com/s3/m/2715a08751e2524de518964bcf84b9d528ea2c39.png)
,杂质浓度随时间的变化要与扩散通 量随位置的变化相等,
N(x,t)J(x,t)
t
x
(2-6)
第2章 集成电路工艺基础 将式(2-5)带入式(2-6)即得
N(x,t) t
D2Nx(2x,t)
(2-7)
式(2-7)即为扩散方程。扩散方程描述了在杂质扩散的过程中, 硅片中各点处杂质浓度与时间的关系。当扩散时间一定时,杂 质的分布就定下来了,这个分布可由求解扩散方程得到(应该注 意的是,对于不同的初始条件,扩散方程的解是不同的)。这样, 在杂质的分布到达要求时迅速将温度降至室温,这时扩散系数 很小,可认为扩散已经停止,那么高温时形成的结果被固定下来, 这就是扩散的根本原理。
第2章 集成电路工艺基础
第2章 集成电路工艺根底
2.1 引言 2.2 集成电路制造工艺概述 2.3 双极集成电路的根本制造工艺 2.4 CMOS集成电路的根本制造工艺 2.5 BiCMOS集成电路的根本制造工艺 2.6 BCD集成电路的根本制造工艺 2.7 锗硅器件及其外延工艺简介
第2章 集成电路工艺基础
第2章 集成电路工艺基础
工艺类型简介 按所制造器件的结构不同,可把IC制造工艺分为双极型和
MOS型两种根本类型。由双极工艺制造的器件,它的导通机理是 将电子和空穴这两种极性的载流子作为在有源区中运载电流的工 具,这也是它称为双极工艺的原因。MOS工艺又可以分为单沟道 MOS工艺和CMOS工艺。单沟道MOS工艺包括PMOS工艺和 NMOS工艺。在同一个衬底上可以制作出双极晶体管、NMOS管 和PMOS管,并且制作这三种晶体管的工艺是兼容的,这种工艺叫 BiCMOS工艺。而能够在同一芯片上制作双极管、CMOS和 DMOS器件的工艺称为BCD工艺。
专用集成电路设计实用教程
![专用集成电路设计实用教程](https://img.taocdn.com/s3/m/f65476c6162ded630b1c59eef8c75fbfc77d9490.png)
专用集成电路设计实用教程随着技术的发展,专用集成电路设计已经成为当今世界中一种有价值的技能。
作为一种重要的电子工程技术,专用集成电路设计技术贯穿整个电子行业,其在消费类电子产品,通信产品,汽车电子,航空航天等行业的应用越来越广泛,为实现电子产品的高性能,高效率,高质量,高可靠性提供了有力的保证。
现今,专用集成电路设计的原理及其应用已经广泛地应用于电子设备的研制、设计和制造中,而其有良好的可扩展性和实现效果,使得专用集成电路成为一种非常有价值的电子材料技术。
专用集成电路设计实用教程是为了为专用集成电路设计实践提供支持,使技术研发以及日常的工作能够高效的完成,提高电子设备的性能高效的利用技术,使电子设备的设计和产品完善稳定,满足需求改善生产效率,提高人们的工作效率。
专用集成电路设计实用教程涵盖有:1、专用集成电路设计的基本原理,涉及到集成电路的种类,工艺制程,数据结构,功能实现等内容;2、专用集成电路设计和实现的具体细节,涉及到芯片设计,电路设计,软件设计,仿真和测试等内容;3、专用集成电路实施的实践方法,着重于解决实际开发中的具体问题,包括采用模块化设计,遵循安全设计规范,确保芯片产品性能稳定可靠,避免芯片出现不可控的问题等内容;4、专用集成电路应用改进,涉及到芯片应用的改进,硬件的完善和变化以及软件的优化,提高芯片的可靠性,可扩展性和其他可用性。
通过了解和掌握专用集成电路设计实用教程的内容,用户可以充分利用专用集成电路设计的优势,为实现电子产品的高效率和可靠性提供有力的保证。
专用集成电路设计实用教程可以作为一种有力的技术参考指南,帮助用户解决各种实际问题,提高专用集成电路设计的效率及其技术水平。
只有通过学习专用集成电路设计的相关知识和实践,才能实现专用集成电路设计的目标,并且可以有效提高电子领域的设计和研发能力,提升市场竞争力。
专用集成电路设计第一章
![专用集成电路设计第一章](https://img.taocdn.com/s3/m/dd8b6c462b160b4e767fcfe5.png)
Electronics, 1965年4月19日.
如果汽车工业具有与集成电路相同的开发周期,那今天的劳斯 莱斯只值100美元,而且每加仑汽油可以跑100万英里???
EE141 专用集成电路与系统设计
绪论
Moore 定律
• IC能力随时间按指数规律增长
– – – – 特征尺寸与集成度 性能与功能 芯片尺寸与面积 成本
– 已有: “Nomad Expert Technician System” – 外科医生手术
• 特点
– 最短路径 – 耗电极低 – 保密性强 IEEE Spectrum, Nov 2004, p. 33 Laser Focus World, 40, 12, 71-74, 2004
• 涉及多个学科领域
EE141 专用集成电路与系统设计
绪论
EE141 专用集成电路与系统设计
绪论
网络时代的器件-超越体硅的发展
EE141 专用集成电路与系统设计
绪论
第二节摩尔定律(Moore’s Law)
1965年,Intel公司的Gordon Moore 注意到单块芯片上的晶体 管数目每18至24个月(1.5年至2年)翻一倍。 他在美国《Electronics》杂志35周年纪念文章中预言: “芯片元件数每18个月增倍,而元件成本减半”
• 代的定义为4倍能力, 2年/代 至 3年/代。来自于:
– – – – 特征尺寸:0.7x,意味集成度2x。 速度:2x 芯片尺寸:1.5x,意味芯片面积2x 成本:单位功能成本0.7x/年
绪论
EE141 专用集成电路与系统设计
EE141 专用集成电路与系统设计
绪论
EE141 专用集成电路与系统设计
− 1947年12月16日 − 1950年4月 − 1958年8月 − 1959年1月 − 1960年 − 1965年 − 1968年 − 1971年7月 − ……
专用集成电路设计技术基础第一讲
![专用集成电路设计技术基础第一讲](https://img.taocdn.com/s3/m/d8d984a1f121dd36a22d821e.png)
浙大微电子
28/46
中国半导体产业主要集聚地区
浙大微电子
29/46
05-11中国大陆IC设计业按区域发展状况
区域/相应市 单位:亿元
上海
长 三 角
2005
企业数 销售额 产出率 企业数
2010
销售额 产出率 企业数
2011
销售额 产出率
锡 /苏 /南 杭 /绍 其它
204 占总数 42.6%
51.7 占总数 34.5%
0.25 /企业
224 占总数 38.5%
242 占总数 44.1%
1.03 /企业
208 占总数 39%
301 占总数 43.8%
1.45 /企业
京 津/ 渤 海 湾
珠 三 角
北京
济 /津 /大 /青 其它 深圳
85 占总数 17.7%
42.0 占总数 28.0%
0.49 /企业
132 占总数 22.7%
专用集成电路设计技术基础
浙大微电子
第一讲 内容
一、基本概念
二、课程的重要性及与行业 /产业的对应情况
三、需掌握哪些专业背景知识
浙大微电子
一、基本概念
• • • • • • • • IT业 集成电路、半导体、微电子学及之间的关系 硅含量 摩尔定律 3C概念 IC产业链 产业分工 国内IC设计 \ 制造 \ 封装产业现状
• 厂房、动力、材料(硅片、化合 物半导体材料)、专用设备、仪
集成电路制造
器(光刻机、刻蚀机、注入机…
浙大微电子
10/46
集成电路封装
• 划片机、粘片机、键合机、包封 机、切筋打弯机、芯片、塑封料、 引线框架、金丝………
• 测试设备、测试程序、测试夹
专用集成电路设计教学大纲
![专用集成电路设计教学大纲](https://img.taocdn.com/s3/m/9676b9ca83d049649b6658b3.png)
《专用集成电路设计》教学大纲课程编号:课程名称:专用集成电路设计英文名称:学时:学分:课程类型:限选课程性质:专业课适用专业:微电子学先修课程:数字集成电路(设计)、模拟集成电路(设集成电路设计与集成系统计)开课学期:开课院系:微电子学院一、课程的教学目标与任务目标:本课程为研讨课,通过指导、研讨与上机实践,掌握的设计流程和设计技术,内容侧重于晶体管级电路设计和物理层设计。
任务:通过课程学习,使学生能够根据电路的功能和参数指标,完成逻辑网表设计、晶体管级电路设计和版图设计。
二、本课程与其它课程的联系和分工本课程以《数字集成电路设计》和《模拟集成电路设计》课程为基础,内容侧重于晶体管级电路设计和物理层设计。
使学生把所学的电子线路、器件物理、工艺制造知识融汇到版图设计中去,最终达到电路或系统的功能和参数指标在电路的物理层设计中实现。
三、课程内容及基本要求(一)绪论(学时)具体内容:专用集成电路的设计流程和设计要求。
(二)数字电路基本单元的设计(学时)具体内容:反相器直流、交流特性和设计分析;传输门特性分析和版图设计。
.基本要求()了解反相器物理层设计与反相器直流特性、交流特性的关系和设计考虑。
()了解传输门的结构和模型分析。
.重点、难点重点:结构与版图的对应关系。
难点:结构与版图的对应关系。
(三)组合电路和基本逻辑电路设计(学时)具体内容:组合逻辑的设计规则;根据逻辑函数进行逻辑简化,画出逻辑图、晶体管级电路图和版图。
1.基本要求()根据逻辑函数进行逻辑简化()画出逻辑图、晶体管级电路图和版图。
.重点、难点重点:组合电路的晶体管级电路图和版图设计。
难点:组合电路的晶体管级电路图和版图设计。
(四)开关逻辑电路、基本逻辑部件设计(学时)具体内容:用传输门构成多路复合器()、多路分离器()、各种门电路、通用功能模块和各种触发器;四位并行逐次进位加法器和四位并行超前进位加法器的电路设计和版图设计。
.基本要求了解开关逻辑电路、基本逻辑部件的设计。
第二章 专用集成电路设计要求
![第二章 专用集成电路设计要求](https://img.taocdn.com/s3/m/029104d3240c844769eaeef0.png)
①优化的逻辑设计--用最少的逻辑部件完成最多的系统功能。第三章中介绍的乘法器、平方器的优化设计就是一些典型实例。
Vl为逻辑摆幅
Ip为晶体管峰值电流
Cw为内连线电容
Cg为扇出(负载)栅电容
Co为晶体管自电容
从以上两式可以看出,减少延迟与降低功耗可以有共同的努力方向。一是逻辑摆幅Vl要小,二是各种电容值C*要小。但降低Vl不是无代价的,因为它会使系统的抗干扰能力减退;Cg,Co要小,则要求器件尺寸要小,这受到工艺水平的制约;Cw要小,要求版图中的内连线要短,这会增加设计工作量。总之矛盾是始终存在并互相制约的,妥善地解决各种问题,在矛盾中寻求折衷方案,实现最佳设计,是一个好的ASIC设计师必须具备的能力之一。
2-2对产品性能的要求
不同产品有不同的性能指标与设计参数,但速度与功能的乘积(速度功耗积)也是衡量大规模、超大规模集成电路产品设计水平的重要标志。应该说在ASIC设计进行的每一步,都有对产品速度、功耗进行决择、控制的能力。比如在系统设计一级,算法的确定非常重要,并行算法速度快但功耗大;串行算法则反之。在逻辑设计这一级,是否采用诸如超前进位链之类的附加电路,对芯片速度的影响也非常明显。至于电路设计及其以后的版图设计、工艺设计方面,影响因素就更多更复杂。
下面对这一问题稍加展开,给出具体分析。
从半导体与集成电路原理可知,微电子产品的性能与所采用的器件结构及电路形式密切相关。从器件结构角度来说,采用双极型器件速度快,但功耗大;采用MOS型器件功耗低,但速度相对也低。从电路形式来看,既使同是双极型器件或MOS型器件,电路形式不同,结果也很不相同。比如同是双极工艺的TTL电路与ECL电路,由于前者器件工作进入深饱和区而后者只达临界饱和点,故后者的速度要明显快于前者。对于MOS电路,也有有比电路与无比电路的电路形式之分。有比电路是靠两个导通管的宽长比不同从而呈现的电阻不同来决定输出电压的,输出电平是两个管子分压的结果。如图2-1所示。NMOS与PMOS电路即属于这一类。
一种12位分段式电流舵DAC电路设计
![一种12位分段式电流舵DAC电路设计](https://img.taocdn.com/s3/m/a9b9d538b5daa58da0116c175f0e7cd1842518e0.png)
一种12位分段式电流舵DAC电路设计卞艳;屠卫洁;徐大诚【摘要】针对SoC中DAC设计越来越受面积和功耗的制约,采用分段式结构,提出一种应用于SoC模拟输出前端的12位100 MS/s电流舵型D/A转换器,其中高6位为温度计码,低6位为改进型Fibonacci数列,其减小了DAC的面积和毛刺.电路基于SMIC 0.13 μm CMOS工艺,在1.2 V/3.3 V(数字/模拟)双电源供电下,满摆幅输出电流20 mA.在100 MHz采样频率、49.7 MHz输入信号下,无杂散动态范围(SFDR)达到89.448 dB,INL和DNL均小于0.5 LSB.%Since the design of DAC in SoC is more and more conditioned by area and power consumption,a 12-bit 100 MS/s current steering DAC applied to analog output front-end of SoC is proposed,in which a segmented architecture is employed. In this circuit,high 6-bit is thermometer code while low 6-bit is the improved Fibonacci Series which can cut down the area and glitch of DAC. Based upon SMIC 0.13μm CMOS process,the full-swing output current is 20 mA under the condition of 1.2 V/3.3 V dual power supply(digital and analog). Simulation results show that both INL and DNL are all lower than 0.5 LSB,and the SFDR is up to 89.448 dB under the condition of 49.7 MHz input signal frequency at 100MHz sampling rate.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(038)016【总页数】4页(P106-109)【关键词】数/模转换器;分段式电流舵;改进型Fibonacci数列;SoC【作者】卞艳;屠卫洁;徐大诚【作者单位】苏州大学电子信息学院,江苏苏州 215000;苏州大学电子信息学院,江苏苏州 215000;苏州大学电子信息学院,江苏苏州 215000【正文语种】中文【中图分类】TN86-34;TN402电路系统如图1所示,其中,数字部分包括:译码器、锁存器和8选1选择器,采用1.2 V电源电压;模拟部分包括:电流源、偏置电路与开关阵列,采用3.3 V 电源电压。
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互补输出的缓冲器
2020/6/30
三态输出的缓冲器
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4、PLA与ROM比较
结构相似:与逻辑阵列,或逻辑阵列,输出缓冲器组 成。
不同:
1) ROM的与逻辑阵列(地址译码器)是固定的,而 PLA的不是固定的,是可编程的。
2)ROM的与逻辑阵列将输入变量的全部最小项译出, 而PLA的与逻辑阵列只将部分输入变量的最小项译出, 乘积项比ROM少。
主要包括:PROM、PLA、PAL、GAL四种器件。
结构特点: (1)、 PROM(可编程只读存储器),其内部结构是 由“与阵列”和“或阵列”组成,其中“与阵列”固 定,“或阵列”可编程,可以实现任何“以积之和” 形式表示的组合逻辑。 (2)、PLA (可编程逻辑阵列),也是基于“与-或阵 列”,其“与阵列” 和“或阵列”都可编程。
易失性器件
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(二). PLD的基本原理与结构
1、PLD的基本结构
• 可由或阵列直接输出, 构成组合方式;
•构输又通成出可过P时既以L寄D序可是主存方以高体器式是电输输低平出出电 有,。平效有。效,
输入信号 输入 互补
电路
输入
与门 阵列 乘积项
输出函数
或门
输出
阵列也可和反项馈到电输路入
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按编程元件和编程工艺分类
(1)熔丝(Fuse)
(2)反熔丝(Antifuse)编程元件
非易失性
(3)紫外线擦除、电可编程,如EPROM。 器件
(4)电擦除、电可编程方式,(EEPROM、快闪存储
器(Flash Memory)),如多数CPLD
(5)静态存储器(SRAM)结构,如多数FPGA
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(5). 运算选通反馈输出结构:
反馈选通电运路算选通反馈结构 的输入变量B
A+B A+B A+B
A+B
反馈选通结构的反馈量再接 至与逻辑阵列作为输入变量
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反馈选通电路 的反馈变量A
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6、GAL与PAL比较
采用E2CMOS工艺和灵活的输出结构,有电擦除、可 反复编程的特性。
输出使能OE
或门的输出通过D触发器, 在CP的上升沿时到达输出。
触发器的Q端可以 通过三态缓冲器 送到输出引脚
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触发器的反相端反馈回与 阵列,可构成时序逻辑电路
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(4). 带异或门的寄存器型输出结构:
两个或项在触发器的输入 把与项分割 端异或之后,在时钟上升 增加了一 成两个或项 沿到来时存入触发器内 个异或门
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当最上面的乘积项为高电平时,三
(2).可编程I/O输出态结门构开通,I/O可作为输出或反馈;乘积
项为低电平时,三态门关断,作为输入。 8个乘积项
两个输入,一个来自外部I,另一来自反馈I/O。
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(3). 寄存器型输出结构: 也称8个作乘时积序项结构,如下C图P和所输示出。使能OE是PAL的公共端
可直接 输出
反馈输入信号
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2.连接方式
l可编程“接通”单元: 它依靠用户编程来实 现“接通”连接。
l可编程“断开”单元:
编程实现断开状态。这
种单元又称为被编程擦
除单元。
可
固
编
定
程
连
ห้องสมุดไป่ตู้
连
接:
接:
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不
连 接:
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3.PLD的画法
P=ABD
P=0
Y=P1+P3+P4
PAL器件的型号很多,其主要区别在于输出结构,典型输出 结构通常有五种,其余结构是在这五种结构基础上变形而来。
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(1).专用输出结构
四个乘积项
输入信号
四个乘积项通过 或非门低电平输出。
一个输入
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如输出采用或门,为高电平有效PAL器件。 若采用互补输出的或门,为互补输出器件。
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(3)、 PAL(可编程阵列逻辑),也是基于“与-或阵 列”,其“与阵列”是可编程、“或阵列”固定连接。 (4)、GAL (通用可编程阵列逻辑),是在PAL的基 础上增加了一个可编程的输出逻辑宏单元OLMC,通 过对OLMC配置可以得到多种形式的输出和反馈。
另,GAL器件普遍采用EEPROM的浮栅工艺,具 有可擦除、可重新编程的能力。
河南科技大学
专用集成电路设计
授课教师: 电子信息工程学院
• 1、FPGA/CPLD的设计 • 2、Altera FPGA的配置方式和配置器件
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一、可编程逻辑器件CPLD\FPGA
(一)、可编程逻辑器件分类
按其集成度来分可分为两大类: 1、低密度可编程逻辑器件(LDPLD) 2、高密度可编程逻辑器件(HDPLD)
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可编程逻辑器件的分类
按集成度(PLD)分类 可编程逻辑器件(PLD)
简单 PLD
复杂 PLD
PROM PLA PAL GAL
CPLD FPGA
一般将GAL22V10(500门~750门 )作为简单PLD
和高密度PLD的分水岭
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1、低密度可编程逻辑器件(LDPLD)
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5、PAL与PLA比较
PAL是20世纪70年代后期推出的PLD器件。 PAL由一个可编程的“与”平面和一个固定的“或” 平面构成,或门的输出可以通过触发器有选择地被置为 寄存状态。 PAL通过对与逻辑阵列编程可以获得不同形式的组合 逻辑函数。 另外,PAL器件中,输出电路中设置有触发器和 从触 发器输出到与逻辑阵列的反馈线,还可以很方便地构成 各种时序逻辑电路。
3) ROM的内部资源的利用率低, PLA的内部资源的 利用率高。
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PLA基本结构,由可编程“与”阵列和可编程“或”阵列 组成。
PLA与PROM不同的,“与”阵列不是固定的,也可由用 户编程。和ROM、PROM一样,PLA可方便构成任何组合逻辑 电路。
PLA在阵列结构上比ROM、PROM简单的多,这是因为其 “与”、“或”二个阵列均可编程不必找最小项的原因。 14
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四种SPLD器件的区别
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按编程特点分类
PLD器件按照可以编程的次数可以分为两类: (1) 一次性编程器件(OTP,One Time Programmable) (2) 可多次编程器件 OTP类器件的特点是:只允许对器件编程一次,不能修改, 而可多次编程器件则允许对器件多次编程,适合于在科研开 发中使用。