数字IC设计全流程介绍
数字IC设计全流程设计
- 掌握数字集成电路设计的流程
- 数字设计流程中每个阶段主要做哪些工作?
- 数字设计流程中每个阶段使用的主要EDA工具?
数字电路常用软件公司Mentor(questasim),Synopsys(VCS),Candence(incisive)
1.手机芯片简介
- 电子设备中集成了很多的芯片,通常由不同的厂商进行提供
2.集成电路产业链
- design house:进行芯片设计,算法,架构,前端,后端,仿真,,,,
- Fab:晶圆厂,提供设计资源与技术支持
- Packaging:封测厂,晶圆厂和封测厂临近
- Assembing:组装厂
3常见SoC架构图
- system on chip
- CPU(ARM,X86) -- 整个系统的核心
- AHB,APB -- 进行各个模块之间的通信,上面可以外挂很多模块;快速设备挂载在AHB上(内存),慢速设备挂载在APB总线上
3.1 SoC中IP的功能
3.2 芯片功能
- SDC -- SD controller
4.数字IC设计流程
- 指标:频率,内存
- 制定芯片的具体目标:市场人员到市场上进行调研,今年会生产什么样的Soc,使用的架构是什么,关于DDR4或者是DDR5、USB2.0、USB3.0等。
- 系统级设计:C语言或者是Matlab进行算法的仿真。对于成熟的模块是不需要进行算法建模的。
- 前端设计:RTL设计、RTL仿真、硬件原型验证(FPGA)、电路综合。
- 后端设计:版图设计、物理验证、后仿真等;后端设计会进行布局布线(PR)。
- RTL:寄存器传输级的硬件描述语言。在硬件描述语言中所描述的电路,都是由Gate进行设计出来的,所以需要进行逻辑综合,将RTL转化为电路,进行验证。
5.数字IC设计具体指标
- PPAF--Performance,Power,Area,Function
- 工艺:28nm,14nm,10nm
- 制作工艺决定性能,新工艺往往使用在手机和电脑的CPU
- die面积越小,成本越低,按wafer进行计算
- 封装受到pin数量的影响,需要考虑散热问题
- 接口用于不同module之间的交互
6.基于Standcell的Asic的设计流程
- StandCell -- 标准库单元
- RTL -- 寄存器传输级硬件描述语言
- System Verilog进行设计和验证
- 电路版图--基于Netlist进行布局布线
PR阶段:会固定放置standcell,固定的时候会考虑时序(standcell放置的越远,delay越大)、物理空间等。
7.Digital IC design flow
Design Spec-设计规格说明书
C/C++进行设计reference model
验证更多的是行为级的描述
前期是根据design spec进行coding,仿真验证都是根据RTL进行Verification;RTL进行Sysnthesis之后得到的是Gate Level NetList,需要对Gate Level Netlist进行仿真,时间比较长。进行形式验证,形式验证是为了保证逻辑正确,简单理解就会使输入0,输出1,是否正确。
设计过程中可以保证逻辑和function是正确的。在实际进行流片的时候,由于工艺原因导致芯片内部出现一些问题。为了避免这些问题,在拿到裸片之后,可以进行测试。