IC设计流程之实现篇——全定制设计VIP专享VIP免费

第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共6页IC设计流程之实现篇——全定制设计要谈IC设计的流程，首先得搞清楚IC和IC设计的分类。集成电路芯片从用途上可以分为两大类：通用IC（如CPU、DRAM/SRAM、接口芯片等）和专用IC（ASIC）（ApplicationSpecificIntegratedCircuit），ASIC是特定用途的IC。从结构上可以分为数字IC、模拟IC和数模混合IC三种，而SOC（SystemOnChip，从属于数模混合IC）则会成为IC设计的主流。从实现方法上IC设计又可以分为三种，全定制（fullcustom）、半定制（Semi-custom）和基于可编程器件的IC设计。全定制设计方法是指基于晶体管级，所有器件和互连版图都用手工生成的设计方法，这种方法比较适合大批量生产、要求集成度高、速度快、面积小、功耗低的通用IC或ASIC。基于门阵列（gate-array）和标准单元（standard-cell）的半定制设计由于其成本低、周期短、芯片利用率低而适合于小批量、速度快的芯片。最后一种IC设计方向，则是基于PLD或FPGA器件的IC设计模式，是一种“快速原型设计”，因其易用性和可编程性受到对IC制造工艺不甚熟悉的系统集成用户的欢迎，最大的特点就是只需懂得硬件描述语言就可以使用EDA工具写入芯片功能。从采用的工艺可以分成双极型(bipolar)，MOS和其他的特殊工艺。硅（Si）基半导体工艺中的双极型器件由于功耗大、集成度相对低，在近年随亚微米深亚微米工艺的的迅速发展，在速度上对MOS管已不具优势，因而很快被集成度高，功耗低、抗干扰能力强的MOS管所替代。MOSFET工艺又可分为NMOS、PMOS和CMOS三种；其中CMOS工艺发展已经十分成熟，占据IC市场的绝大部分份额。GaAs器件因为其在高频领域（可以在0.35um下很轻松作到10GHz）如微波IC中的广泛应用，其特殊的工艺也得到了深入研究。而应用于视频采集领域的CCD传感器虽然也使用IC一样的平面工艺，但其实现和标准半导体工艺有很大不同。在IC开发中，常常会根据项目的要求（Specifications）、经费和EDA工具以及人力资源、并考虑代工厂的工艺实际，采用不同的实现方法。其实IC设计这个领域博大精深，所涉及的知识工具领域很广，本系列博文围绕EDA工具展开，以实现方法的不同为主线，来介绍这三种不同的设计方法：全定制、半定制和基于FPGA的IC设计，这三种方法在EDA工具和流程上都有各自鲜明的特色，通过介绍这三种IC设计方法可以让大家对IC设计有个清晰的思路，也顺便介绍了其中涉及到的大多数EDA工具，并且避免了读者陷入IC领域的某些细节中而不能一窥全貌之嫌。其实，无论是IC和ASIC，还是I/O芯片、CPU芯片在EDA工具上的区别都不明显，并且涉及某些应用领域的特定的知识，需要读者具备一定的背景知识，不适合用来作为介绍IC的设计流程的入门级题材。全定制IC设计方法，是按照规定的功能与性能要求，先设计出满足功能的电路，然后对电路的布局与布线进行专门的优化设计，以达到芯片的最佳性能。全定制IC设计的主要EDA工具有Cadence的Virtuoso、Synopsys的CustomDesigner（CD）等，这两款工具实际上提供一个集成设计环境，在这个环境里用户可以方便地配置和利用各家EDA的工具来完成各个设计阶段的任务。首先来看一看它的设计基本流程（如下图）。第2页共6页第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共6页图11.定义设计规格（DesignSpecification）典型的设计规格书描述了电路的功能（电流放大能力、信噪比、带宽等），最大可容许的延时，以及其他的物理性能，如功耗等。通常设计规格书给予电路设计者以较大的设计自由度：如选择特定的电路拓扑结构，特定器件的位置，输入输出pin角的位置，MOSFET的宽长比等。下面是一个一个全加器的规格说明书：-------0.8um双井CMOS工艺“加法”“进位”的传递延时小于1.2ns“加法”“进位”的转换时间小于1.2ns电路面积小于1500平方微米动态功耗<1mW（VDD=5V，fmax=20MHZ）-------2.绘制电路图电路图绘制工具称为SchematicCapture（下图是Virtuoso中的Composer工具），可以提供门级和晶体管级的电路图绘制功能，该步骤完成后可以生成网表文件供电路仿真之用。需要说明的...