3-数字IC设计流程
数字ic设计和验证流程
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数字ic设计流程
数字ic设计流程数字 IC 设计流程是指通过使用数字集成电路技术进行芯片设计的一系列步骤。
这个过程包括需求分析、架构设计、电路设计、逻辑综合、布局布线、验证测试等环节。
下面将详细介绍数字 IC 设计流程。
首先是需求分析阶段。
在这个阶段，设计团队需要与客户充分沟通，了解客户的需求，并制定设计方案。
通过该阶段的分析，设计团队将明确设计的目标，包括芯片的功能、性能、功耗、面积、成本等要求。
接下来是架构设计阶段。
在这个阶段，设计团队将根据需求分析的结果，制定芯片的整体框架。
这包括选择适当的硬件和软件系统，在芯片内部实现各个功能模块，并确定各个模块之间的接口。
然后是电路设计阶段。
在这个阶段，设计团队将根据架构设计的要求，设计各个模块的电路。
这包括设计和优化模块内部的逻辑电路、时钟电路、控制电路、存储电路等。
在这个阶段，设计团队还需要进行电路仿真和验证，确保电路的功能和性能符合设计要求。
接下来是逻辑综合阶段。
在这个阶段，设计团队将设计完成的电路转化为门级电路。
通过逻辑综合工具，将电路中的逻辑元件映射为与门、或门、非门等门电路。
这个阶段还会对电路进行时序优化，以确保电路在时序上满足设计要求。
然后是布局布线阶段。
在这个阶段，设计团队将根据逻辑综合后的电路，进行布局和布线的设计。
布局设计是指将各个门电路按照规定的布局规则进行摆放；布线设计是指将各个门电路之间的连线进行规划和布线。
这个阶段还包括电磁兼容性的考虑，以及对电路面积和功耗的优化。
最后是验证测试阶段。
在这个阶段，设计团队将通过仿真和验证测试，验证设计的正确性和性能。
这包括模拟仿真、时序仿真、功耗仿真等。
在验证测试后，如果发现设计存在问题或不满足要求，设计团队需要对设计进行修改和优化，重新进行验证测试。
总结来说，数字 IC 设计流程包括需求分析、架构设计、电路设计、逻辑综合、布局布线和验证测试等环节。
不同的设计阶段需要使用不同的工具和方法，通过这些流程的严格执行，可以确保设计的芯片满足性能、功耗、面积、成本等要求。
IC设计流程
IC设计流程IC设计流程是指将集成电路的功能目标转化为结构目标、物理目标，然后进行细化和描述，最终实现设计的过程。
整个流程包括从设计规格开始到验证和测试结束的一系列步骤。
以下是完整版IC设计流程。
1.设计规格：根据应用需求和市场要求，确定集成电路的功能、性能、功耗等规格参数。
其中包括电路的输入输出要求、逻辑功能、时钟频率、功耗等。
2.架构设计：根据设计规格，确定电路的整体结构，包括功能模块的划分、通信接口、数据传输路径等。
通过分析复杂度和资源占用情况，确定电路的实现方案。
3. RTL设计：采用硬件描述语言（如Verilog或VHDL），进行寄存器传输级（RTL）设计，即对电路的功能模块进行一级抽象和描述。
包括确定信号的操作和数据流路径、控制逻辑等。
4.验证：对RTL设计进行功能验证和时序验证，以确保设计符合规格要求。
功能验证通过仿真工具进行，时序验证主要通过时序约束和时序仿真判断。
5.合成：将RTL设计转换为逻辑门级的电路描述，包括电路的布局、布线、时钟资源分配等。
实现方式可以是手工合成和自动合成。
6.物理设计：进行布局规划和布线，生成物理级别的网表。
包括将电路各个单元放置在芯片平面上并规划连线路径，最小化连线长度和面积，并考虑信号的延迟和功耗。
7.物理验证：对布局和布线的结果进行物理验证，包括电路的连通性、电子规则检查、功耗、时序等。
通过使用专业的物理验证工具，确保电路布局和布线无误。
8.版图生成：根据物理设计结果生成版图，包括版图的规划、标准单元的放置、连线等。
版图生成时需考虑电路性能、功耗和面积等因素。
9.版图验证：对版图进行验证，包括电路的连通性、电子规则检查、功耗、时序等。
验证通过后，生成版图文件，供后续工艺流程使用。
10.功率分析和时序分析：对设计进行功耗和时序分析，以评估电路的工作性能和功耗情况。
通过仿真和静态分析工具进行分析，确认设计满足需求。
11.生成GDSII文件：将版图文件转换为GDSII文件格式，以供后续的芯片制造流程使用。
ic设计流程的先后顺序
ic设计流程的先后顺序IC设计流程的先后顺序可以分为以下几个步骤：1.定义设计规格：在开始IC设计之前，需要明确这个芯片的设计规格和需求。
这包括确定芯片的功能、性能要求、功耗、工作频率等等。
设计规格的准确定义对后续设计步骤非常重要。
2.系统级设计：在系统级设计阶段，设计人员会将整个系统的功能进行划分和定义，确定各个模块之间的接口和通信方式。
这一阶段还可能包括算法设计和建立性能模型等。
3.架构设计：架构设计进行具体芯片内部功能的划分和组织。
设计人员需要根据功能要求和非功能要求，确定芯片中各个模块的划分，并建立模块之间的逻辑结构和通信方式。
4. 逻辑设计：在逻辑设计阶段，设计人员主要负责将功能要求转化为数字逻辑电路。
这一阶段的主要任务是使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）来描述各个功能模块的功能，然后对这些模块进行综合、优化和验证。
5.线路和物理设计：线路设计包括电路设计、布局设计和布线设计。
电路设计是指将逻辑电路转化为物理电路，包括选择和设计电路的各个组成部分，如逻辑门、触发器等。
布局设计是指确定电路中各个元件的位置和相互关系。
布线设计是将元件之间连接的路径进行规划和优化。
6.设计验证：设计验证是确保设计工作符合规格要求的一个重要步骤。
在设计验证中，设计人员使用仿真工具来验证设计的正确性，并进行功能验证、时序验证和功耗验证等。
这一步骤帮助设计人员发现和修复设计中的错误和问题。
7.物理验证：物理验证主要是为了保证物理设计的正确性，并确保设计在布局和布线阶段的实现是否满足规定的约束和特定的目标。
物理验证通常包括设计规则检查（DRC）、布局与尺寸规则检查（LVS）、电器规则检查（ERC）等。
8.仿真和验证：设计完成后，需要对芯片进行全面的仿真和验证以确保芯片的正确性和性能。
这包括行为仿真、时序仿真、功耗仿真等。
9.制造准备：制造准备是确定制造芯片所需的流程、工艺和设备，并生成相应的工艺文件和掩模文件。
IC设计流程及各阶段典型软件
IC设计流程及各阶段典型软件IC设计流程是指整个集成电路设计的整体过程，包括需求分析、系统设计、电路设计、物理设计、验证与测试等阶段。
每个阶段都有其典型的软件工具用于支持设计与开发工作。
本文将详细介绍IC设计流程的各个阶段及其典型软件。
1.需求分析阶段需求分析阶段是集成电路设计的起点，主要目的是明确设计目标和规格。
在这个阶段，设计团队与客户进行沟通和讨论，确定设计的功能、性能、功耗、面积等要求。
常用软件工具有：- Microsoft Office：包括Word、Excel、PowerPoint等办公软件，用于编写设计需求文档、文档整理和汇报。
2.系统设计阶段系统设计阶段主要是将需求分析阶段得到的设计目标和规格转化为可实现的电路结构和算法设计。
常用软件工具有：- MATLAB/Simulink：用于算法设计和系统级模拟，包括信号处理、通信系统等。
- SystemVerilog：一种硬件描述语言，用于描述电路结构和行为。
- Xilinx ISE/Vivado：用于FPGA设计，进行电路逻辑设计和Verilog/VHDL代码的仿真和综合。
3.电路设计阶段电路设计阶段是将系统级设计转化为电路级设计。
常用软件工具有：- Cadence Virtuoso：用于模拟和布局设计，包括原理图设计、电路模拟和布局与布线。
- Mentor Graphics Calibre：用于DRC（Design Rule Checking）和LVS（Layout vs. Schematic）设计规则检查和布局与原理图的对比。
4.物理设计阶段物理设计阶段主要是将电路级设计转化为版图设计，并进行布局布线。
常用软件工具有：- Cadence Encounter：用于逻辑综合、布局和布线。
- Cadence Innovus：用于布局布线和时钟树设计。
- Mentor Graphics Calibre：用于DRC和LVS设计规则检查和验证。
IC设计流程范文
IC设计流程范文集成电路设计是新一代电子电路设计的一个重要方向。
它着眼于如何将大量的电子器件和电路封装在一个芯片上，从而实现高度集成和多功能的电子系统。
IC设计的流程可以分为以下几个主要步骤：1.需求分析：这是IC设计的起点。
在设计开始之前，需要明确设计的目标和要求。
这包括确认电路的主要功能、性能参数、电路资源、工作温度范围等。
同时，还需要考虑电源电压、尺寸要求、接口标准、测试要求等。
2.架构设计：根据需求分析得到的设计目标，进行IC的整体架构设计。
这一步骤将设计分解成多个功能模块，并确定每个模块之间的接口和通信方式。
通过对整个系统的分析，确定在芯片上的电路结构和电路层次。
3.电路设计：在架构设计的基础上，进行电路设计。
这包括设计各个功能模块的电路，选择适合的器件，进行电路的放大、滤波、混频、建模等操作。
在这一步骤中，设计工程师需要考虑电路参数、功耗、电源噪声等因素。
4.物理设计：物理设计是将电路设计转化为物理结构的过程。
主要包括芯片的布局和布线。
在布局过程中，需要考虑芯片的面积利用率、布局的曝光等技术指标。
在布线过程中，需要优化信号传输的延迟、功率消耗等因素。
5.验证和仿真：在物理布局和布线完成后，需要对设计进行验证和仿真。
这一步骤可以通过模拟仿真或数字仿真进行。
通过仿真可以检测到设计中的错误，优化电路性能并确保设计满足需求。
6.原型制作：在验证和仿真完成后，可以进行原型的制作。
这涉及到将设计文件提交给芯片制造厂商，并进行掩膜生产。
完成掩膜生产后，可以制作出硅芯片，并进行功能测试。
7.测试和调试：在制作完原型芯片后，需要对芯片进行测试和调试。
这包括功能测试、性能测试、功耗测试、温度测试等。
通过测试和调试可以发现设计中的问题，并进行相应的修正。
8.量产和集成：在测试和调试完成后，可以进行芯片的量产。
这包括将设计数据交付给制造工厂，进行大规模芯片生产。
在芯片生产过程中，需要进行晶圆切割、封装和测试等步骤。
数字IC设计流程与工具讲义(PPT 52页)
数字后端设计流程-2
哪些工作要APR工具完成？ 芯片布图（RAM,ROM等的摆放、芯片供电网络配置、 I/O PAD摆放） 标准单元的布局 时钟树和复位树综合 布线 DRC LVS DFM（Design For Manufacturing)
时钟树综合的目的： 低skew 低clock latency
数字后端设计流程-6 时钟树和复位树综合
时钟树和复位树综合为什么要放在APR时再做呢？ 在DC综合时并不知道各个时序元件的布局信息，时钟 线长度不确定。 DC综合时用到的线载模型并不准确。
数字后端设计流程-7 布线
将分布在芯片核内的模块、标准单元和输入输出接口单 元（I/O pad）按逻辑关系进行互连，其要求是百分之百 地完成他们之间的所有逻辑信号的互连，并为满足各种 约束条件进行优化。 布线工具会自动进行布线拥塞消除、优化时序、减小耦 合效应、消除串扰、降低功耗、保证信号完整性等问题。
原理 把设计划分成无数个逻辑锥
(logic cone)的形式,以逻辑锥为 基本单元进行验证.当所有的逻 辑锥都功能相等,则验证 successful ! 逻辑锥
锥顶作为比较点.它可以由原始 输出,寄存器输入,黑盒输入充当
---- formality自动划分
数字前端设计流程-15 形式验证
什么时候需要做形式验证？ Verify RTL designs vs. RTL designs -- the rtl revision is made frequently Verify RTL designs vs. Gate level netlists -- verify synthesis results -- verify manually coded netlists,such as Design Ware verify Gate level netlists vs. Gate level netlists -- test insertion -- layout optimization
数字IC的设计流程及验证方法介绍
数字IC的设计流程，如下图所示：形式验证（Formal VerificaTIon）是一种IC设计的验证方法，它的主要思想是通过使用数学证明的方式来验证一个设计的功能是否正确。
形式验证可以分为三大类：等价性检查（Equivalence Checking）形式模型检查（Formal Model Checking）（也被称作特性检查）定理证明（Theory Prover）为什么要做形式验证？电路不也是工具综合出来的吗？为什么不能保证一致性？因为工具也是人做出来的，也有可能会出错，所以要确认。
我们平时做的最多的模拟仿真，就是给各种case的输入，穷尽各种组合，总是希望100%的验证到所有的情况。
但是有些情况下，你不太可能达到这一个目的。
假如有一个32位的比较器：比较产生等于、大于、大于的结果。
假设采用一个快速模拟器，每微秒运行一个向量，则用模拟器模拟完全部模拟向量需要的时间为：264 （all input patterns）X 10^-6—————————————————3600 （seconds）X 24 （hours）X 365 （days）≈584，942 years显然这是一个不切实际的验证时间。
而形式验证使用严格的数学推理来证明待测试设计的正确性，由于其静态、数学的特性，避免了对所有可能测试向量的枚举，而且能够达到100%无死角的检测。
定理证明是形式验证技术中最高大上的，它需要设计行为的形式化描述，通过严格的数学证明，比较HDL描述的设计和系统的形式化描述在所有可能输入下是否一致。
这种验证方法需要非常深厚的数学功底，而且不能完全自动化，所以应用案例较少。
当然还是有一些例子，例如HOL系统、PVS系统和ACL2系统等，并且都有成功应用案例。
Moore等人验证了AMD5K86芯片的除法算法的微码，Brock等验证了Motorola的CAP处理器，Clark等验证了SRT除法算法。
模型检验是一种检测设计是否具有所需属性的方法，如安全性、活性和公平性。
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DRC/LVS
DRC/LVS物理工具： Mentor:calibre Synopsys：Hercules Cadence：Diva/dracula
Post_layout STA
生成最终GDSII
Tap-out 流片
Jicheng_training@
前端设计(RTL to Netlist)
Jicheng_training@
Digital IC design flow
Tcl Script STA
STA工具: Synopsys:Prime Time(PT)
ASIC front-end Design engineer
STA timing满足，得 到最终netlist
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）。
Jicheng_training@
Digital IC design flow
Tcl Script STA ASIC front-end Design engineer
IP level verification C/C++/systemc/ systemVerilog/U VM IP Level Verification engineer
Unit/chip Level RTL simulation
Unit/chip level verification fullchip Verification engineer
数字IC设计流程
Jicheng_training@
数字IC设计流程
制定芯片的具体指标
用系统建模语言对各个模块描述
RTL设计、RTL仿真、硬件原型验证、
电路综合 版图设计、物理验证、后仿真等
Jicheng_training@
具体指标
•制作工艺 •裸片面积 •封装
形式验证工具: Synopsys:Prime Time(PT)
DFT(design for test)
STA timing满足，得 到最终netlist
DFT engineer
插入可测试链 scan chain
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）。
对功能，时序，制造参数进行检查
TAPE-OUT
Jicheng_training@
布局布线工具根据基本单元库的时序-几何模型， 将电路单元布局布线成为实际电路版图
Digital IC design flow
Marketing request Architecture engineer Project function spec algorithm engineer
Digital IC design flow
形式验证
形式验证工具: Synopsys:Formality
ASIC front-end Design engineer 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（Equivalence Check）方法，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
RTL Code 风格代码检查
代码修改
功能仿真
逻辑综合 成功？ 综合后仿真 成功？ STA 成功？ Netlist N 后端 N N
约束修改
RTL（Register Transfer Level）设计 利用硬件描述语言，如verilog，对电 路以寄存器之间的传输为基础进行描 述 综合： 将RTL级设计中所得的程序代码翻译成 实际电路的各种元器件以及他们之间 的连接关系，可以用一张表来表示， 称为门级网表（Netlist）。 STA（Static Timing Analysis，静态时 序分析）：套用特定的时序模型 （Timing Model），针对特定电路分 析其是否违反设计者给定的时序限制 （ Timing ） 整个 ASICConstraint 设计流程都是一个迭代的流程，在 任何一步不能满足要求，都需要重复之前步 骤，甚至重新设计RTL代码。
Jicheng_training@
Digital IC design flow
版图生成， 自动布局布线（PR） Physical Design engineer
PR工具： Synopsys：Astro， IC Compiler(ICC)
时钟树插入 Formal verification
Jicheng_training@
4选1选择器
Jicheng_training@
Thank You !
联系我们 Jicheng_training@
Jicheng_training@
•速度 •功耗
•功能描述 •接口定义
Jicheng_training@
基于standcell的ASIC设计流程
算法模型 c/matlab code
RTL HDL vhdl/verilog
综合工具根据基本单元库的功能-时序模型，将行 为级代码翻译成具体的电路实现结构
NETLIST verilog Standcell library LAYOUT gds2
Architecture specs Top architect Arch/algorithm emulation C/C++/Matlab
design spec
Design spec example RTL coding RTL design engineer/design engineer
使用verilog编程 实现
Integrate engineer
Full_chip test plan
Jicheng_training@
Digital IC design flow
Logic synthesis
gatelevel level verification
逻辑综合工具: Synopsys:Design Compiler（DC ）Cadence:RC， Synplicity:Synplify
Jicheng_training@
Digital IC design flow
IP Level RTL coding
Makefile
verification spec/test plan
IP Level RTL simulation
仿真验证工具: Synopsys:VCS Mentor:ModelSim Cadence:Verilog-XL Cadence :NC-Verilog
Jicheng_training@
模拟电路设计的迭代次数甚至更多
Netlist ARP
Extrat RC
STA 成功？ DRC 成功？ LVS N 成功？ 后仿真 N
Layout Edit
N
APR:Auto Place and Route,自 动布局布线 Extract RC:提取延时信息 DRC：Design Rule Check，设 计规则检查。 LVS：Layout Versus Schematic，版图电路图一致性 检查。
gatelevel Verification engineer
ASIC design engineer
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。 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。
Jicheng_training@