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芯片設計的步驟(前端設計篇)
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芯片設計的步驟(前端設計篇)

返回列表 來源:華恒流量計 手機查看內容 瀏覽:108 發布日期:2020-12-25

  芯片,又稱微電路(microcircuit)、微芯片(microchip)、集成電路(英語:integrated circuit, IC)。是指內含集成電路的硅片,體積很小,常常是計算機或其他電子設備的一部分。

芯片設計的步驟(前端設計篇)

  芯片一般是指集成電路的載體,也是集成電路經過設計、制造、封裝、測試后的結果,通常是一個可以立即使用的獨立的整體。芯片和集成電路這兩個詞經常混著使用,比如在大家平常討論話題中,集成電路設計和芯片設計說的是一個意思,芯片行業、集成電路行業、IC行業往往也是一個意思。實際上,這兩個詞有聯系,也有區別。

  集成電路實體往往要以芯片的形式存在,因為狹義的集成電路,是強調電路本身,比如簡單到只有五個元件連接在一起形成的相移振蕩器,當它還在圖紙上呈現的時候,我們也可以叫它集成電路,當我們要拿這個小集成電路來應用的時候,那它必須以獨立的一塊實物,或者嵌入到更大的集成電路中,依托芯片來發揮他的作用;集成電路更著重電路的設計和布局布線,芯片更強調電路的集成、生產和封裝。而廣義的集成電路,當涉及到行業(區別于其他行業)時,也可以包含芯片相關的各種含義。

  芯片設計流程

  芯片設計分為前端設計和后端設計,前端設計(也稱邏輯設計)和后端設計(也稱物理設計)并沒有統一嚴格的界限,涉及到與工藝有關的設計就是后端設計。

  前端設計的步驟

  1. 規格制定

  芯片規格,也就像功能列表一樣,是客戶向芯片設計公司(稱為Fabless,無晶圓設計公司)提出的設計要求,包括芯片需要達到的具體功能和性能方面的要求。

  2. 詳細設計

  Fabless根據客戶提出的規格要求,拿出設計解決方案和具體實現架構,劃分模塊功能。

  3. HDL編碼

  使用硬件描述語言(VHDL,Verilog HDL,業界公司一般都是使用后者)將模塊功能以代碼來描述實現,也就是將實際的硬件電路功能通過HDL語言描述出來,形成RTL(寄存器傳輸級)代碼。

  4. 仿真驗證

  仿真驗證就是檢驗編碼設計的正確性,檢驗的標準就是第一步制定的規格。看設計是否精確地滿足了規格中的所有要求。規格是設計正確與否的黃金標準,一切違反,不符合規格要求的,就需要重新修改設計和編碼。 設計和仿真驗證是反復迭代的過程,直到驗證結果顯示完全符合規格標準。

  5. 邏輯綜合――Design Compiler

  仿真驗證通過,進行邏輯綜合。邏輯綜合的結果就是把設計實現的HDL代碼翻譯成門級網表netlist。綜合需要設定約束條件,就是你希望綜合出來的電路在面積,時序等目標參數上達到的標準。邏輯綜合需要基于特定的綜合庫,不同的庫中,門電路基本標準單元(standard cell)的面積,時序參數是不一樣的。所以,選用的綜合庫不一樣,綜合出來的電路在時序,面積上是有差異的。一般來說,綜合完成后需要再次做仿真驗證(這個也稱為后仿真,之前的稱為前仿真)。

  6. STA

  Static Timing Analysis(STA),靜態時序分析,這也屬于驗證范疇,它主要是在時序上對電路進行驗證,檢查電路是否存在建立時間(setup time)和保持時間(hold time)的違例(violation)。這個是數字電路基礎知識,一個寄存器出現這兩個時序違例時,是沒有辦法正確采樣數據和輸出數據的,所以以寄存器為基礎的數字芯片功能肯定會出現問題。

  7. 形式驗證

  這也是驗證范疇,它是從功能上(STA是時序上)對綜合后的網表進行驗證。常用的就是等價性檢查方法,以功能驗證后的HDL設計為參考,對比綜合后的網表功能,他們是否在功能上存在等價性。這樣做是為了保證在邏輯綜合過程中沒有改變原先HDL描述的電路功能。

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