第1章IC设计的基本知识

1 第一章 IC 设计的基本知识 集成电路设计方法大致可分为定制（Cu stom）、半定制（Semi-cu stom）、可编程逻辑器件（PLD）等设计方法，如图 1.1 所示。定制设计方法又可分为全定制（Fu ll-Cu stom）设计和基于包（Celll-Based）的设计方法二类。本课程讲授集成电路定制设计方法。半定制和可编程逻辑器件安排在其它课程中。 定制（C ustom ）全 定制（F ull-C ustum ）半 定制（Sem i-C ustum ）可编 程 逻 辑 器 件（P L D ）A SIC 设计基 于 包（C ell-B ased）线 性 陈 列（L inear A rrays）门 陈 列（G ate A rrays）F P G AC P L D 图 1.1 ASIC设计方法分类 1.1 集成电路设计流程 全定制（Fu ll-Cu stom）设计和基于包（Celll-Based）的设计方法使用不同的设计流程，所使用的设计工具也会有所不同。 1.1.1 全定制设计流程 全定制（fu ll cu stom）集成电路设计方法，是按规定的功能与性能要求，对电路的结构布局与布线进行最优化设计，实现最小面积，最佳布线布局、最优功耗速度积，以求获得尽可能最优的设计。全定制（fu ll cu stom）集成电路设计方法通常用于高性能的设计场合：规模较小性能要求较高的中小规模专用集成电路；大批量高性能集成电路，例如 CPU 与内存；需要最佳优化设计的标准单元库等等。图 1.2 是全定制设计流程，大致的步骤如下： 1）电路图绘制：根据芯片的功能要求与性能指标，选择合适的集成电路工艺库，使用电路图编辑工具绘制电路图。 2）前仿真：利用 HSPICE 对电路图进行仿真（版图前仿真），并进行性能优化。 2 3 ）绘制版图：根据Fou ndry （代工厂）提供的版图设计规则，利用版图编辑工具绘制芯片版图。 4 ）版图验证：包括几个主要步骤：设计规则检查 DRC（Design Ru le Check），版图与电路对照验证 LVS（Lay ou t Versu s Schematic）, 版图寄生参数抽取 LPE（Lay ou t Parasite Ex tract）等。为了保证设计的版图能被正确制造出来，流片厂家会根据工艺定义很多设计规则，DRC就是对版图进行全面的设计规则检查。LVS 的任务是证明版图实现的功能与电路网表描述的完全一致。按版图流片的实际芯片，会引入很多寄生参数，例如引线和 MOS 管的寄生电阻与电容，各种寄生晶体管等，LPE 的任务就是对版图进行寄生参数抽取，获得包括寄生参数的电路网表。 5 ）版图后仿真：寄生参数在前仿真时没有计入...