数字IC设计——整理

数字集成电路设计整理

一、概念

1. ASIC——Application Specific Integrated Circuit专用集成电路

ASIC在批量生产时与通用集成电路(IC)相比具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。

ASIC分为全定制和半定制。全定制设计需要设计者完成所有电路的设计，半定制使用库里的标准逻辑单元(Standard Cell)，设计时可以从标准逻辑单元库中选择SSI(门电路)、MSI(如加法器、比较器等)、数据通路(如ALU、存储器、总线等)、存储器甚至系统级模块(如乘法器、微控制器等)和IP核，这些逻辑单元已经布局完毕，而且设计得较为可靠，设计者可以较方便地完成系统设计。

全定制能够比半定制的ASIC芯片运行速度更快。

2.IP——Intellectual Property知识产权

3.数字后端

指将前端设计产生的门级网表通过EDA设计工具进行布局布线和进行物理验证并最终产生供制造用的GDSII数据的过程。其主要工作职责有：芯片物理结构分析、逻辑分析、建立后端设计流程、版图布局布线、版图编辑、版图物理验证、联络代工厂并提交生产数据。作为连接设计与制造的桥梁，合格的版图设计人员既要懂得IC 设计、版图设计方面的专业知识，还要熟悉制程厂的工作流程、制程原理等相关知识。

4.Standard Cell——标准单元库

5.RTL——寄存器传输级

描述通过一个寄存器到另一个寄存器的逻辑变换和传输来描述设计。逻辑值被存储在寄存器中，通过一些组合逻辑对其要求值，随后将结果存储于下一个寄存器。

RTL的功能类似于软件与硬件之间的桥梁。是与工艺无关的网表的文本结构描述。

6.布局（Place）布线(Route)

布图规划floorplan比布局更重要。规划包括指令，macro的放置，电源线的设计power plan。floorplan一旦确定，芯片的面积就定下来了，也与整个设计的timming和布通率有很大关系。

设计流程中主要反复调试的就在这一步。

注意：1、不能通过指定利用率来让工具自动觉得设计的尺寸，应通过指定宽/长来确定。

2、当放置很多macro单元时，memory block根据在设计中的作用尽量地放在标准单元周围。

3、电源线设计，要求在保证足够的电流密度前提下，尽量大的电源线宽度。

单元布局后，布图工具将时钟树插入。DC产生的是初级网表，缺少时钟树信息，故时钟树一定要插入到原有的网表中，并进行形式验证（网表之间，门级对门级的验证）。

布线分为全局布线和详细布线。全局布线用以确定布局的质量和提供估计延迟。所以在全局布线后要从版图提取一次时序信息，这些数据虽然没有详细布线后的时序信息准确，但可将这些估计延迟反标注进行静态分析（Prime time）.

详细布线是布图工具的最后一步，此时提取芯片的实际时间延迟并在此进行Prime time 分析。

7.LVS——版图对原理图的检查

8.DRC——设计规划检查

在定案下单（tap out）之前进行7、8步。整个physical compiler流程：书《高级ASIC综合》P10.

9.GDS II

GDS II stream format, common acronym GDSII, is a database file format which is the de facto industry standard for data exchange of integrated circuit or IC layout artwork. It is a binary file format representing planar geometric shapes, text labels, and other information about the layout in hierarchical form. The data can be used to reconstruct all or part of the artwork to be used in sharing layouts, transferring artwork between different tools, or creating photomasks.

.数字后端工具及比较——Silicon Ensemble\Apollo\Astro\SOC Encounter

二、数字后端流程

1.数据准备。对于 CDN 的 Silicon Ensemble而言后端设计所需的数据主

要有是Foundry厂提供的标准单元、宏单元和I/O Pad的库文件，它包括物理库、时序库及网表库，分别以.lef、.tlf和.v的形式给出。前端的

芯片设计经过综合后生成的门级网表，具有时序约束和时钟定义的脚本文件和由此产生的.gcf约束文件以及定义电源Pad的DEF（Design Exchange Format）文件。(对synopsys 的Astro 而言，经过综合后生成的门级网表，时序约束文件 SDC 是一样的,Pad的定义文件--tdf ， .tf 文件

--technology file， Foundry厂提供的标准单元、宏单元和I/O Pad的库文件就与FRAM, CELL view, LM view 形式给出(Milkway 参考库 and DB, LIB file)

2.布局规划。主要是标准单元、I/O Pad和宏单元的布局。I/O Pad预先给

出了位置，而宏单元则根据时序要求进行摆放，标准单元则是给出了一定

的区域由工具自动摆放。布局规划后，芯片的大小，Core的面积，Row

的形式、电源及地线的Ring和Strip都确定下来了。如果必要在自动放置标准单元和宏单元之后，你可以先做一次PNA(power network

analysis）--IR drop and EM

3.. Placement -自动放置标准单元。布局规划后，宏单元、I/O Pad的位

置和放置标准单元的区域都已确定，这些信息SE（Silicon Ensemble）

会通过DEF文件传递给PC(Physical Compiler),PC根据由综合给出的.DB