數(shù)字IC設(shè)計(jì)流程

數(shù)字IC設(shè)計(jì)流程是每個(gè)IC從業(yè)者的第一課，無(wú)論你是做前端，后端，還是驗(yàn)證，都需要對(duì)芯片的整個(gè)設(shè)計(jì)流程有個(gè)基本的了解。

本文章主要介紹以下三點(diǎn)內(nèi)容：

一. 數(shù)字IC設(shè)計(jì)的流程及每個(gè)流程需要做的工作

二. 每個(gè)流程涉及到的EDA工具

在介紹設(shè)計(jì)流程之前，我們先來(lái)看看數(shù)字芯片內(nèi)部的架構(gòu)。

如下圖所示，一個(gè)芯片是包含很多模塊的，有CPU，DSP，USB外設(shè)，memory等，然后通過(guò)總線連接，1通常我們都是把各個(gè)模塊先設(shè)計(jì)好（IP team),然后再把他們集成到一起（SOC team).

一. 數(shù)字IC設(shè)計(jì)的流程

下面我用流程圖把設(shè)計(jì)的四大步以及要做的事情整理出來(lái)，主要分四大步：

1.確定項(xiàng)目需求

首先做一款芯片需要有市場(chǎng)，一般公司會(huì)先做市場(chǎng)調(diào)研，比如最近市面上比較火的人工智能芯片，物聯(lián)網(wǎng)芯片，5G芯片，需求量都比較大。有了市場(chǎng)的需求我們就可以設(shè)計(jì)芯片的spec了。先由架構(gòu)工程師來(lái)設(shè)計(jì)架構(gòu)，確定芯片的功能，然后用算法進(jìn)行模擬仿真，最后得出一個(gè)可行的芯片設(shè)計(jì)方案。

有了芯片的spec,下一步就可以做RTL coding了。

2. 前端設(shè)計(jì)

RTL（register transfer level) 設(shè)計(jì)：利用硬件描述語(yǔ)言，如VHDL，Verilog，System Verilog, 對(duì)電路以寄存器之間的傳輸為基礎(chǔ)進(jìn)行描述。

功能仿真：通常是有DV工程師來(lái)完成這部分工作，通過(guò)搭建test bench, 對(duì)電路功能進(jìn)行驗(yàn)證。

邏輯綜合：邏輯綜合是將電路的行為級(jí)描述，特別是RTL級(jí)描述轉(zhuǎn)化成為門(mén)級(jí)表達(dá)的過(guò)程。也就是將代碼翻譯成各種實(shí)際的元器件。

STA：（static timing analysis) 靜態(tài)時(shí)序分析，也就是套用特定的時(shí)序模型，針對(duì)特定電路分析其是否違反設(shè)計(jì)者給定的時(shí)序限制。

整個(gè)IC設(shè)計(jì)流程都是一個(gè)迭代的過(guò)程，每一步如果不能滿足要求，都要重復(fù)之前的過(guò)程，直至滿足要求為止，才能進(jìn)行下一步。

除了以上的步驟，前端設(shè)計(jì)還有一個(gè)步驟就是DFT，隨著芯片越來(lái)越大，DFT也就成為必不可少的一步。DFT通常要做scan chain, mbist ,ATPG等工作。

完成以上的工作后，就生成nestlist交給后端。

3. 后端設(shè)計(jì)

下圖給出了后端設(shè)計(jì)的流程及主要工作。

Place & Route一般由后端工程師來(lái)做，Physical Design Engineer.

后端里DRC就是要檢查設(shè)計(jì)規(guī)則是否符合芯片制造商的要求，這樣才能正確的生產(chǎn)芯片。

最后上一個(gè)全家福：

這里就不對(duì)每一步做具體的介紹了，因?yàn)閮?nèi)容實(shí)在太多，每一點(diǎn)都可以挖掘的很深入。

后端完成工作后，最終會(huì)生成GDSII格式的文件，交由芯片制造商流片。

二. 每個(gè)流程使用的EDA 工具

數(shù)字邏輯仿真工具：

cadence: Incisive

synopsys: VCS

mentor: QuestaSim

數(shù)字邏輯綜合工具：

Cadence:Genus

Synopsis: design

Compiler (DC)

數(shù)字后端設(shè)計(jì)工具：

1. 自動(dòng)布局布線工具

Cadence: Innovus

Synopsis: IC Compiler

2.物理驗(yàn)證工具

Mentor: Calibre

Synopsis: Hercules

Cadence: Diva/dracula

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：干貨 | 數(shù)字IC設(shè)計(jì)全流程介紹

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