集成电路(IC)设计完整流程详解及各个阶段工具简介.docx

1、IC 设计完整流程及工具设计完整流程及工具IC 的设计过程可分为两个部分，分别为：前端设计（也称逻辑设计）和后端设计（也称物理设计） ，这两个部分并没有统一严格的界限，凡涉及到与工艺有关的设计可称为后端设计。前端设计的主要流程：1、规格制定芯片规格，也就像功能列表一样，是客户向芯片设计公司（称为 Fabless，无晶圆设计公司）提出的设计要求，包括芯片需要达到的具体功能和性能方面的要求。2、详细设计Fabless 根据客户提出的规格要求，拿出设计解决方案和具体实现架构，划分模块功能。3、HDL 编码使用硬件描述语言（VHDL，Verilog HDL，业界公司一般都是使用后者）将模块功能以代码来

2、描述实现，也就是将实际的硬件电路功能通过 HDL 语言描述出来，形成 RTL（寄存器传输级）代码。4、仿真验证仿真验证就是检验编码设计的正确性，检验的标准就是第一步制定的规格。看设计是否精确地满足了规格中的所有要求。规格是设计正确与否的黄金标准，一切违反，不符合规格要求的，就需要重新修改设计和编码。设计和仿真验证是反复迭代的过程，直到验证结果显示完全符合规格标准。仿真验证工具 Mentor公司的 Modelsim，Synopsys 的 VCS， 还有 Cadence 的 NC-Verilog 均可以对 RTL级的代码进行设计验证，该部分个人一般使用第一个-Modelsim。该部分称为前仿真，接

3、下来逻辑部分综合之后再一次进行的仿真可称为后仿真。5、逻辑综合Design Compiler仿真验证通过，进行逻辑综合。逻辑综合的结果就是把设计实现的 HDL 代码翻译成门级网表 netlist。综合需要设定约束条件，就是你希望综合出来的电路在面积，时序等目标参数上达到的标准。逻辑综合需要基于特定的综合库，不同的库中，门电路基本标准单元（standard cell）的面积，时序参数是不一样的。所以，选用的综合库不一样，综合出来的电路在时序，面积上是有差异的。一般来说，综合完成后需要再次做仿真验证（这个也称为后仿真，之前的称为前仿真）逻辑综合工具 Synopsys 的 Design Compil

4、er，仿真工具选择上面的三种仿真工具均可。6、STAStatic TimingAnalysis（STA） ，静态时序分析，这也属于验证范畴，它主要是在时序上对电路进行验证，检查电路是否存在建立时间（setup time）和保持时间（hold time）的违例（violation） 。这个是数字电路基础知识，一个寄存器出现这两个时序违例时，是没有办法正确采样数据和输出数据的，所以以寄存器为基础的数字芯片功能肯定会出现问题。STA 工具有 Synopsys 的 Prime Time。7、形式验证这也是验证范畴， 它是从功能上 （STA 是时序上） 对综合后的网表进行验证。常用的就是等价性检查方法，

5、以功能验证后的 HDL 设计为参考，对比综合后的网表功能，他们是否在功能上存在等价性。这样做是为了保证在逻辑综合过程中没有改变原先 HDL 描述的电路功能。 形式验证工具有 Synopsys 的 Formality。 前端设计的流程暂时写到这里。从设计程度上来讲，前端设计的结果就是得到了芯片的门级网表电路。Backend design flow 后端设计流程 ：1、DFTDesign ForTest，可测性设计。芯片内部往往都自带测试电路，DFT 的目的就是在设计的时候就考虑将来的测试。DFT 的常见方法就是，在设计中插入扫描链，将非扫描单元（如寄存器）变为扫描单元。关于 DFT，有些书上有详

6、细介绍，对照图片就好理解一点。DFT 工具 Synopsys 的 DFT Compiler2、布局规划(FloorPlan)布局规划就是放置芯片的宏单元模块， 在总体上确定各种功能电路的摆放位置，如 IP 模块，RAM，I/O 引脚等等。布局规划能直接影响芯片最终的面积。工具为 Synopsys 的 Astro3、CTSClock Tree Synthesis，时钟树综合，简单点说就是时钟的布线。由于时钟信号在数字芯片的全局指挥作用，它的分布应该是对称式的连到各个寄存器单元，从而使时钟从同一个时钟源到达各个寄存器时，时钟延迟差异最小。这也是为什么时钟信号需要单独布线的原因。CTS 工具，Syn

7、opsys 的 Physical Compiler4、布线(Place & Route)这里的布线就是普通信号布线了，包括各种标准单元（基本逻辑门电路）之间的走线。比如我们平常听到的 0.13um 工艺，或者说 90nm 工艺，实际上就是这里金属布线可以达到的最小宽度，从微观上看就是 MOS 管的沟道长度。工具Synopsys 的 Astro5、寄生参数提取由于导线本身存在的电阻，相邻导线之间的互感,耦合电容在芯片内部会产生信号噪声，串扰和反射。这些效应会产生信号完整性问题，导致信号电压波动和变化，如果严重就会导致信号失真错误。提取寄生参数进行再次的分析验证，分析信号完整性问题是非常重要的。工

8、具 Synopsys 的 Star-RCXT6、版图物理验证对完成布线的物理版图进行功能和时序上的验证，验证项目很多，如 LVS（Layout Vs Schematic）验证，简单说，就是版图与逻辑综合后的门级电路图的对比验证；DRC（Design Rule Checking） ：设计规则检查，检查连线间距，连线宽度等是否满足工艺要求，ERC（Electrical Rule Checking） ：电气规则检查，检查短路和开路等电气 规则违例；等等。工具为 Synopsys 的 Hercules 实际的后端流程还包括电路功耗分析，以及随着制造工艺不断进步产生的 DFM（可制造性设计）问题，在此不说了。物理版图验证完成也就是整个芯片设计阶段完成，下面的就是芯片制造了。物理版图以 GDSII 的文件格式交给芯片代工厂（称为Foundry）在晶圆硅片上做出实际的电路，再进行封装和测试，就得到了我们实际看见的芯片。