集成电路设计概述
集成电路设计与制造技术作业指导书
集成电路设计与制造技术作业指导书第1章集成电路设计基础 (3)1.1 集成电路概述 (3)1.1.1 集成电路的定义与分类 (3)1.1.2 集成电路的发展历程 (3)1.2 集成电路设计流程 (4)1.2.1 设计需求分析 (4)1.2.2 设计方案制定 (4)1.2.3 电路设计与仿真 (4)1.2.4 布局与布线 (4)1.2.5 版图绘制与验证 (4)1.2.6 生产与测试 (4)1.3 设计规范与工艺限制 (4)1.3.1 设计规范 (4)1.3.2 工艺限制 (4)第2章基本晶体管与MOSFET理论 (5)2.1 双极型晶体管 (5)2.1.1 结构与工作原理 (5)2.1.2 基本特性 (5)2.1.3 基本应用 (5)2.2 MOSFET晶体管 (5)2.2.1 结构与工作原理 (5)2.2.2 基本特性 (5)2.2.3 基本应用 (5)2.3 晶体管的小信号模型 (5)2.3.1 BJT小信号模型 (6)2.3.2 MOSFET小信号模型 (6)2.3.3 小信号模型的应用 (6)第3章数字集成电路设计 (6)3.1 逻辑门设计 (6)3.1.1 基本逻辑门 (6)3.1.2 复合逻辑门 (6)3.1.3 传输门 (6)3.2 组合逻辑电路设计 (6)3.2.1 组合逻辑电路概述 (6)3.2.2 编码器与译码器 (6)3.2.3 多路选择器与多路分配器 (6)3.2.4 算术逻辑单元（ALU） (7)3.3 时序逻辑电路设计 (7)3.3.1 时序逻辑电路概述 (7)3.3.2 触发器 (7)3.3.3 计数器 (7)3.3.5 数字时钟管理电路 (7)第4章集成电路模拟设计 (7)4.1 放大器设计 (7)4.1.1 放大器原理 (7)4.1.2 放大器电路拓扑 (7)4.1.3 放大器设计方法 (8)4.1.4 放大器设计实例 (8)4.2 滤波器设计 (8)4.2.1 滤波器原理 (8)4.2.2 滤波器电路拓扑 (8)4.2.3 滤波器设计方法 (8)4.2.4 滤波器设计实例 (8)4.3 模拟集成电路设计实例 (8)4.3.1 集成运算放大器设计 (8)4.3.2 集成电压比较器设计 (8)4.3.3 集成模拟开关设计 (8)4.3.4 集成模拟信号处理电路设计 (8)第5章集成电路制造工艺 (9)5.1 制造工艺概述 (9)5.2 光刻工艺 (9)5.3 蚀刻工艺与清洗技术 (9)第6章硅衬底制备技术 (10)6.1 硅材料的制备 (10)6.1.1 硅的提取与净化 (10)6.1.2 高纯硅的制备 (10)6.2 外延生长技术 (10)6.2.1 外延生长原理 (10)6.2.2 外延生长设备与工艺 (10)6.2.3 外延生长硅衬底的应用 (10)6.3 硅片加工技术 (10)6.3.1 硅片切割技术 (10)6.3.2 硅片研磨与抛光技术 (10)6.3.3 硅片清洗与检验 (10)6.3.4 硅片加工技术的发展趋势 (11)第7章集成电路中的互连技术 (11)7.1 金属互连 (11)7.1.1 金属互连的基本原理 (11)7.1.2 金属互连的制备工艺 (11)7.1.3 金属互连的功能评价 (11)7.2 多层互连技术 (11)7.2.1 多层互连的原理与结构 (11)7.2.2 多层互连的制备工艺 (11)7.2.3 多层互连技术的挑战与发展 (11)7.3.1 铜互连技术 (12)7.3.2 低电阻率金属互连技术 (12)7.3.3 低电阻互连技术的发展趋势 (12)第8章集成电路封装与测试 (12)8.1 封装技术概述 (12)8.1.1 封装技术发展 (12)8.1.2 封装技术分类 (12)8.2 常见封装类型 (12)8.2.1 DIP封装 (12)8.2.2 QFP封装 (13)8.2.3 BGA封装 (13)8.3 集成电路测试方法 (13)8.3.1 功能测试 (13)8.3.2 参数测试 (13)8.3.3 可靠性测试 (13)8.3.4 系统级测试 (13)第9章集成电路可靠性分析 (13)9.1 失效机制 (13)9.2 热可靠性分析 (14)9.3 电可靠性分析 (14)第10章集成电路发展趋势与展望 (14)10.1 先进工艺技术 (14)10.2 封装技术的创新与发展 (14)10.3 集成电路设计方法学的进展 (15)10.4 未来集成电路的发展趋势与挑战 (15)第1章集成电路设计基础1.1 集成电路概述1.1.1 集成电路的定义与分类集成电路（Integrated Circuit，IC）是指在一个半导体衬底上，采用一定的工艺技术，将一个或多个电子电路的组成部分集成在一起，以实现电子器件和电路的功能。
集成电路设计与制造工艺
集成电路设计与制造工艺随着科技的不断进步，电子与电气工程在现代社会中扮演着重要的角色。
其中，集成电路设计与制造工艺作为电子与电气工程的重要分支，对于现代电子产品的发展起着至关重要的作用。
本文将深入探讨集成电路设计与制造工艺的相关知识。
一、集成电路设计的概述集成电路设计是指将多个电子元件集成到单个芯片上的过程。
这一过程涉及到电路设计、逻辑设计、物理设计等多个方面。
在集成电路设计中，设计师需要考虑电路的功能、性能、功耗、面积等方面的因素，以满足不同应用场景的需求。
在集成电路设计中，设计师通常会使用硬件描述语言（HDL）进行设计。
HDL 可以描述电路的结构和功能，并通过仿真工具进行验证。
设计师可以使用各种逻辑门、存储器、寄存器等元件来构建所需的电路功能。
二、集成电路制造工艺的概述集成电路制造工艺是指将设计好的电路转化为实际的芯片的过程。
这一过程通常包括掩膜制作、晶圆加工、光刻、薄膜沉积、离子注入、金属化等多个步骤。
首先，掩膜制作是制造集成电路的关键步骤之一。
通过光刻技术，将设计好的电路图案转移到掩膜上。
然后，将掩膜上的图案转移到晶圆上，形成电路的图案。
接下来，晶圆加工是指对晶圆进行一系列的物理和化学处理。
其中，光刻技术是一种常用的加工技术，通过光刻胶和紫外线光源，将掩膜上的图案转移到晶圆上。
薄膜沉积是指在晶圆上沉积一层薄膜，用于隔离电路的不同部分。
离子注入是通过注入离子改变晶圆材料的导电性能。
金属化是在晶圆表面沉积金属，用于连接电路中的不同部分。
三、集成电路设计与制造工艺的挑战集成电路设计与制造工艺面临着许多挑战。
首先，随着电子产品的不断发展，对集成电路的性能和功耗要求也越来越高。
设计师需要在满足性能要求的同时，尽量降低功耗。
其次，集成电路的制造工艺也面临着许多技术难题。
随着芯片尺寸的不断缩小，制造工艺需要更高的精度和稳定性。
同时，新材料的引入也给制造工艺带来了新的挑战。
四、集成电路设计与制造工艺的发展趋势集成电路设计与制造工艺在不断发展中。
集成电路设计基础
集成电路设计基础1. 引言集成电路设计是现代电子工程领域中的重要一环。
它涉及到将多个电子元件（如晶体管、电容器和电阻器等）集成在同一个硅片上，从而实现更高级别的电子功能。
本文将介绍集成电路设计的基础知识，包括集成电路的分类、设计流程以及常用的设计工具等。
2. 集成电路的分类根据集成度的不同，集成电路可以分为三种类型：小规模集成电路（LSI）、中规模集成电路（MSI）和大规模集成电路（LSI）。
LSI通常包括10个以上的门电路，MSI则包括数十个门电路，而LSI包含了成千上万个门电路。
此外，根据功能的不同，集成电路可以分为模拟集成电路和数字集成电路。
模拟集成电路是利用模拟信号进行信息处理，而数字集成电路是利用数字信号进行信息处理。
3. 集成电路设计流程集成电路的设计通常包括以下几个步骤：3.1 需求分析在设计集成电路之前，首先需要明确设计的目标和需求。
这包括确定电路的功能、性能指标以及工作环境等。
3.2 电路设计在电路设计阶段，需要根据需求分析的结果设计出符合要求的电路结构。
这包括选择适当的电子元件、确定元件的连接方式以及设计电路的布局等。
3.3 电路模拟在电路模拟阶段，使用模拟电路仿真工具对设计的电路进行模拟。
通过模拟可以评估电路的性能指标，如增益、带宽和功耗等。
3.4 电路布局与布线在电路布局与布线阶段，需要设计电路的物理结构以及元件之间的连接方式。
这包括确定电路的尺寸、排列顺序以及设计布线的路径等。
3.5 校准与测试在校准与测试阶段，需要对设计的集成电路进行校准和测试。
这包括检查电路的功能和性能指标是否满足需求，并对电路进行调整和优化。
4. 集成电路设计工具集成电路设计通常使用专门的设计工具来辅助完成。
常用的集成电路设计工具包括：•电路设计工具：如Cadence、Mentor Graphics等，用于设计电路的原理图和逻辑图。
•电路仿真工具：如Spice、HSPICE等，用于对设计的电路进行模拟和验证。
集成电路设计技术
集成电路设计技术集成电路设计技术是现代电子科技领域的重要研究方向之一，它涵盖了电子信息产业的核心技术。
随着社会的发展和科技的进步，集成电路设计技术在计算机、通信、消费电子、汽车电子等领域的应用日益广泛。
本文将介绍集成电路设计技术的基本概念、发展历程、主要应用以及未来趋势。
一、概述集成电路指的是将多个电子元件（如晶体管、电阻、电容等）和线路集成在一张芯片上的电路。
通过集成电路设计技术，可以实现电路的微型化、高集成度和高性能化，从而提高电子设备的性能和功能。
集成电路设计技术主要包括电路设计、布局设计、布线设计和硅片制造等环节。
二、发展历程集成电路设计技术自20世纪50年代末起开始发展，并不断取得了重大突破。
最早的集成电路设计技术采用的是二极管和晶体管的离散元件，由于晶体管数量有限，集成度较低。
随着硅技术和工艺的进步，20世纪60年代诞生了第一代集成电路，其集成度达到几十个晶体管。
之后，随着MOS管的发展，20世纪70年代中期诞生了大规模集成电路（LSI），可容纳上千个晶体管。
20世纪80年代，集成电路设计技术逐渐成熟，产生了极大规模集成电路（VLSI），可容纳数十万到数百万个晶体管。
三、主要应用集成电路设计技术在各个领域都有着广泛的应用。
在计算机领域，集成电路设计技术使得计算机的性能得到了极大的提升，从简单的单芯片微处理器发展到复杂的多核处理器和高性能计算机。
在通信领域，集成电路设计技术使得通信设备的性能得到了大幅提升，实现了高速网络和无线通信的快速发展。
在消费电子领域，集成电路设计技术使得各种电子产品的尺寸减小、功耗降低、功能增强，如智能手机、平板电脑等产品。
在汽车电子领域，集成电路设计技术被广泛应用于车载电子系统，实现了车联网、智能驾驶等功能。
四、未来趋势随着人工智能、物联网、云计算等新兴技术的发展，集成电路设计技术面临新的挑战和机遇。
未来，集成电路设计技术将继续向更高性能、更低功耗、更高可靠性和更低成本的方向发展。
集成电路的设计
集成电路的设计
集成电路的设计是指将多个电子元器件（如晶体管、电阻、电容等）集成在一个芯片上，并通过连接电路和逻辑电路对它们进行布局、布线、布图等操作，以实现特定的电路功能和性能。
集成电路设计一般包括以下几个方面：
1. 电路设计：根据电路功能的需求，选择合适的电子元器件，并进行电流、电压、功耗等参数计算和选取。
然后通过电路仿真软件进行电路拓扑设计和参数设置，确保电路能够正常工作。
2. 物理设计：包括芯片尺寸、布局和布线等设计。
根据电路需求和制造工艺要求，确定芯片尺寸，并通过CAD软件进行芯
片的布局设计。
然后根据布局结果，设计芯片内部的金属层、电源层、信号层等，进行电路的布线，确保电路信号的高质量传输。
3. 逻辑设计：将电路功能划分为模块，并对各个模块进行逻辑电路设计。
根据电路功能需求，采用不同的逻辑门（如与门、或门、非门）和触发器等组合形成电路。
通过逻辑仿真软件对电路进行验证和测试，确保电路能够正确地执行功能。
4.验证和测试：对设计完成的集成电路进行验证和测试，包括
功能验证、性能测试、功耗测试等。
通过仿真、模拟、实验等手段对电路进行测试，确保其符合设计要求和规格。
集成电路设计需要具备电路设计基础知识、数字电路和模拟电路设计知识，熟练掌握电路设计软件和EDA工具的使用，同
时需要有良好的逻辑思维能力和问题解决能力。
随着技术的不断发展，集成电路的设计也在不断创新和演进，以满足不同领域的需求。
IC设计概述范文
IC设计概述范文IC设计是Integrated Circuit Design的缩写，意为集成电路设计。
IC设计是指将各种电子器件、电路和系统集成到一个芯片上的过程。
IC设计包括设计芯片的逻辑电路、布局、模拟电路、时序设计和电源管理等方面的内容。
IC设计是电子工程中的核心技术之一，广泛应用于各种电子设备和系统中。
IC设计的流程通常包括以下几个主要阶段：需求分析、系统设计、架构设计、电路设计、物理设计、后端流程和验证。
首先是需求分析阶段，确定设计目标、性能指标、功耗要求、外设接口等。
然后是系统设计阶段，将需求转化为系统层次的设计，确定功能模块、接口和通信协议。
接下来是架构设计阶段，根据系统需求和性能指标，选择适当的内核和外围电路的组织结构。
然后是电路设计阶段，根据架构设计，设计具体的逻辑电路，实现所需的功能和性能。
然后是物理设计阶段，包括布局设计、布线设计和时序分析，将逻辑电路转化为布局和布线。
最后是后端流程和验证，包括工艺制程、芯片生产、封装测试等。
IC设计的目标是在满足性能指标和功能需求的前提下，尽量减少功耗、芯片面积和生产成本。
为了实现这些目标，IC设计需要运用各种技术和方法。
例如，采用低功耗设计技术，包括时钟门控、电源电压调整、功耗优化电路等。
采用高速设计技术，包括时序分析、时钟分配和时钟优化等。
采用混合信号设计技术，包括模拟电路设计、模拟数字转换、时钟生成电路等。
采用物理设计技术，包括布局规划、布线规划和时序分析等。
IC设计是一项复杂而庞大的工程，需要多学科的知识和技术的综合应用。
IC设计需要具备深厚的电子电路知识，包括数字电路、模拟电路、射频电路等。
还需要掌握集成电路设计工具的使用，例如EDA工具、仿真工具、布局工具和时序分析工具等。
此外，IC设计还需要了解各种集成电路以及相关的标准和规范。
IC设计师需要具备良好的系统思维能力、分析解决问题的能力、创新设计的能力和团队合作的能力。
IC设计在现代电子科技中发挥着重要的作用。
集成电路设计与集成系统专业认识
集成电路设计与集成系统专业认识1. 引言集成电路设计是现代电子工程领域的重要组成部分，也是集成系统工程的基础。
本文将从集成电路设计和集成系统的角度，介绍相关的基本概念和专业认识。
2. 集成电路设计2.1 定义集成电路（Integrated Circuit，IC）是指将大量电子元器件以微型化、集成化的方式直接制成电路芯片，通常包含晶体管、电阻、电容和电感等元件。
集成电路设计是指通过设计和优化电路来实现特定功能的过程。
2.2 设计流程集成电路设计一般包括以下几个主要步骤：1.需求分析根据实际需求确定集成电路的功能和性能指标，明确设计目标。
2.电路设计进行电路结构和参数的设计，选择合适的器件和拓扑结构，进行电路分析和仿真。
3.物理设计基于电路设计结果，进行电路的布局和布线，优化电路的面积、功耗和时序等性能指标。
4.验证与测试对设计的电路进行电气和功能验证，包括逻辑仿真、电路可靠性评估和性能测试等。
2.3 设计工具集成电路设计工具主要有以下几类：•电路设计工具：如Cadence、Synopsys等，用于电路设计和仿真。
•物理设计工具：如Cadence Virtuoso、Mentor Calibre等，用于电路布局和布线。
•验证与测试工具：如ModelSim、VCS等，用于电路验证和测试。
3. 集成系统3.1 定义集成系统（Integrated System）是指将多个功能组件、子系统或模块集成在一起，形成具有完整功能的电子系统。
集成系统往往包括电路、传感器、控制器、通信模块等。
3.2 设计要点集成系统设计需要考虑以下一些要点：•功能集成：通过将多个功能模块集成在一起，实现功能的整合和优化。
•快速原型开发：采用模块化设计思想，提高产品开发的效率和灵活性。
•高可靠性设计：通过冗余设计、故障检测和容错机制，提高系统的可靠性和稳定性。
3.3 应用领域集成系统广泛应用于各个领域，如通信、汽车、医疗、工业控制等。
例如，智能手机就是一个典型的集成系统，集成了通信模块、处理器、摄像头、显示屏等多种功能。
IC设计概述范文
IC设计概述范文IC设计是指芯片设计，即集成电路设计（Integrated Circuit Design）的简称。
集成电路是一种将多个电子元件（如晶体管、电阻、电容等）以无法分隔的方式集成在一片半导体晶体上的电子器件。
IC设计是指对这种集成电路的设计工作，包括电路设计、物理设计和验证。
在集成电路设计中，设计师会根据需求设计出电路结构，并进行功能验证和物理布局，最终制造出集成电路芯片。
IC设计通常分为数字集成电路设计和模拟集成电路设计。
数字集成电路设计是指对数字电路的设计工作，主要涉及逻辑门、触发器、寄存器等数字元件的组合与配合。
数字集成电路主要用于逻辑控制、数据处理等方面，广泛应用于计算机、通信、嵌入式系统等领域。
而模拟集成电路设计主要涉及电流、电压等模拟量的处理，常用于信号处理、信号放大、滤波等方面。
IC设计的流程一般包括需求分析、系统级设计、电路级设计、物理设计、验证与测试等多个环节。
首先，设计师需要明确需求，对集成电路的功能、性能要求进行分析和定义。
然后进行系统级设计，从整体的角度设计电路结构和功能模块的划分，并进行系统级验证。
接下来，进行电路级设计，根据系统级设计结果，设计具体的电路结构和电路元件的选取，并进行电路级验证。
随后是物理设计，即将电路结构和元件进行位置布局，进行连接线的布线工作，最终得到半导体晶片的图形布局与路由。
最后进行验证与测试，对设计完成的芯片进行性能测试、功能验证以及制造过程中的制备与指导。
在IC设计中，设计师需要使用一系列EDA工具（Electronic Design Automation），如电子设计自动化、模拟仿真、布局布线、验证等工具来辅助设计工作。
EDA工具能够提高设计效率，降低设计风险，同时减少设计周期和成本。
IC设计的重要性在现代科技发展中不可忽视。
集成电路的快速发展使得计算机性能得到了大幅度提升，同时也推动了通信、嵌入式系统、物联网等领域的快速发展。
IC设计师在其中扮演着重要角色，他们通过设计高性能、高集成度的芯片，为各个领域的应用提供了关键的硬件支持。
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布图设计方法（布图风格划分）
CD CP CT V yn
小批量的产品：减小设计费用； 大批量的产品：提高工艺水平，减小芯片尺寸， 增大圆片面积
全定制设计
版图设计时采用人工设计，对每个器件进行优化， 芯片性能获得最佳，芯片尺寸最小 设计周期长，设计成本高，适用于性能要求极高 或批量很大的产品，模拟电路 符号式版图设计：用一组事先定义好的符号来表 示版图中不同层版之间的信息，通过自动转换程 序转换 举例：棍图：棍形符号、不同颜色
原理图输入 模拟单元库
电路模拟与验证
逻辑和电路设计的输出：网表（元件及其连接关系）或逻
辑图、电路图 软件支持：逻辑综合、逻辑模拟、电路模拟、时序分析等软 件 (EDA软件系统中已集成)
实际设计流程
3. 版图设计
概念：根据逻辑与电路功能和性能要求以及工艺 水平要求来设计光刻用的掩膜版图， IC设计的最终输出。 什么是版图？一组相互套合的图形，各层版图相 应于不同的工艺步骤，每一层版图用不同的图案来 表示。 版图与所采用的制备工艺紧密相关
单元拼接 单元高度：器件宽度，（考虑最小延迟，最省面积，足够高度 以保证电源线、地线、单元内部连线）
设计的基本过程 （举例）
功能设计 逻辑和电路设计 版图设计
集成电路设计的最终输出是掩膜版图，通过制版 和工艺流片可以得到所需的集成电路。 设计与制备之间的接口：版图
主要内容
IC设计特点及设计信息描述 典型设计流程 典型的布图设计方法及可测性设计技术
设计特点和设计信息描述
标准单元库：标准单元库中的单元是用人工优化设计的，力求 达到最小的面积和最好的性能，完成设计规则检查和电学验证
描述电路单元在不同层级的属性的一组数据
逻辑符号（L）：单元名称与符号、I/O端：用于逻辑图 功能描述 电路结构、电学指标 拓扑版图（O）：拓扑单元名、单元宽度高度、I/O位臵及名称 掩膜版图（A）
用得较多、跨单元连线） 走线：
电源和地线一般要求从单元左右边进出，信号端从上下进出。可 以在单元内部或单元边界 电源线可以放在单元外，在布线通道内，便于根据单元功率要求 调整宽度，从各单元引出端口 电源线水平金属线，信号线用第二层金属或垂直多晶硅线，单元 内部连线用第一层金属和多晶硅， 单元之间连线在走线通道内
主要的ASIC设计方法：
门阵列设计方法：半定制 标准单元设计方法：定制 积木块设计方法：定制 可编程逻辑器件设计方法
掩膜版方法
门阵列设计方法（GA方法）
概念：形状和尺寸完全相同的单元排列成阵
列，每个单元内部含有若干器件，单元之间留 有布线通道，通道宽度和位臵固定，并预先完 成接触孔和连线以外的芯片加工步骤，形成母 片 根据不同的应用，设计出不同的接触孔版和金 属连线版，单元内部连线及单元间连线实现所 需电路功能
不必考虑设计规则的要求；设计灵活性大 符号间距不固定，进行版图压缩，减小芯片面积
VDD
Vss
专用集成电路（ASIC：Application-Specific Integrated Circuit）（相对通用电路而言）
针对某一应用或某一客户的特殊要求设计的集成电路 批量小、单片功能强：降低设计开发费用
设计特点(与分立电路相比) 对设计正确性提出更为严格的要求 测试问题 版图设计：布局布线 分层分级设计(Hierarchical design)和模块化设计
高度复杂电路系统的要求
什么是分层分级设计？ 将一个复杂的集成电路系统的设计问题分解为复杂性较低的设 计级别，这个级别可以再分解到复杂性更低的设计级别；这样 的分解一直继续到使最终的设计级别的复杂性足够低，也就是 说，能相当容易地由这一级设计出的单元逐级组织起复杂的系 统。一般来说，级别越高，抽象程度越高；级别越低，细节越 具体
集成电路设计
集成电路设计与制造的主要流程框架
系 统 需 求 设计 掩膜版
芯片制造 过程
单晶、外 延材料
芯片检测
封装
测试
功能要求
集成电路的 设计过程: 设计创意 + 仿真验证
行为设计（VHDL） 否
行为仿真
是 综合、优化——网表
时序仿真 是 布局布线——版图
否
后仿真 是 Sing off 否
—设计业—
功能块划分
RTL级描述（RTL级VHDL、Verilog) RTL级行为仿真：总体功能和时序是否正确
功能块划分原则：
既要使功能块之间的连线尽可能地少，接口清 晰，又要求功能块规模合理，便于各个功能块 各自独立设计。同时在功能块最大规模的选择 时要考虑设计软件可处理的设计级别
实际设计流程
系统功能设计
版图设计过程
大多数基于单元库实现 （1）软件自动转换到版图，可人工调整（规则芯片） （2）布图规划（floor planning)工具 布局布线工具（place&route） 布图规划：在一定约束条件下对设计进行物理划分，
并初步确定芯片面积和形状、单元区位臵、功能块的 面积形状和相对位臵、I/O位臵，产生布线网格，还可 以规划电源、地线以及数据通道分布
软件支持：成熟的CAD工具用于版图编辑、人机交 互式布局布线、自动布局布线以及版图检查和验证
设计规则
IC设计与工艺制备之间的接口
制定目的：使芯片尺寸在尽可能小的前提下，避 免线条宽度的偏差和不同层版套准偏差可能带来的 问题，尽可能地提高电路制备的成品率 什么是设计规则？考虑器件在正常工作的条件下， 根据实际工艺水平(包括光刻特性、刻蚀能力、对 准容差等)和成品率要求，给出的一组同一工艺层 及不同工艺层之间几何尺寸的限制，主要包括线宽、 间距、覆盖、露头、凹口、面积等规则，分别给出 它们的最小值，以防止掩膜图形的断裂、连接和一 些不良物理效应的出现。
母片半定制技术
Foundry
设计中心 寄存器传输 级行为描述 行为仿真
单元库 向Foundry提供 网表 布局布线 生成延迟 版图检查/网表和参数 文件 提取/网表一致性检查 制版/流片 /测试/封装
综合 逻辑网表 逻辑模拟 逻辑图
掩膜版图
后仿真 产生测试向量
门阵列设计过程
门阵列方法的设计特点：设计周期短，设计成本 低，适合设计适当规模、中等性能、要求设计时 间短、数量相对较少的电路 不足：设计灵活性较低；门利用率低；芯片面积 浪费
举例： 不同设计阶段调用不同描述
标准单元库主要包括
与非门、或非门、触发器、锁存器、移位寄存器 加法器、乘法器、除法器、算术运算单元、FIFO 等较大规模单元 模拟单元模块：振荡器、比较器等
同一功能的单元有几种不同的类型，视应用不同选择
标准单元设计
基本排列形式：双边I/O、单边I/O、连线单元（单层布线中
逻辑网表
逻辑模拟与验证，时序分析和优化 难以综合的：人工设计后进行原理图输入，再进行 逻辑模拟
电路实现（包括满足电路性能要求的电 路结构和元件参数)：调用单元库完成； 没有单元库支持：对各单元进行电路设计，
通过电路模拟与分析，预测电路的直流、交流、 瞬态等特性，之后再根据模拟结果反复修改器 件参数，直到获得满意的结果。由此可形成用 户自己的单元库
单元库：一组单元电路的集合
经过优化设计、并通过设计规则检查和反复工艺验证，
能正确反映所需的逻辑和电路功能以及性能，适合于工 艺制备，可达到最大的成品率。
元件 门 元胞 宏单元（功能块） 基于单元库的描述：层次描述 单元库可由厂家提供，可由用户自行建立
B. 模拟电路：尚无良好的综合软件 RTL级仿真通过后，根据经验进行电路设计
（3）全人工版图设计：人工布图规划，提取单元， 人工布局布线（由底向上： 小功能块到大功能块）
版图验证与检查
DRC：几何设计规则检查 ERC：电学规则检查 LVS：网表一致性检查 POSTSIM：后仿真（提取实际版图参数、电阻、电 容，生成带寄生量的器件级网表，进行开关级逻辑模 拟或电路模拟，以验证设计出的电路功能的正确性和 时序性能等)，产生测试向量
从层次和域表示分层分级设计思想
域：行为域：集成电路的功能
结构域：集成电路的逻辑和电路组成 物理域：集成电路掩膜版的几何特性 和物理特性的具体实现
层次：系统级、算法级、寄存器传输级(也
称RTL级)、 逻辑级与电路级
系统级
算法级
RTL 级
逻辑级 电路级
行为、性 CPU、存储 能描述 器、控制器 等 I/O 算法 硬件模块、 数据结构 ALU、寄存 状态表 器、 MUX 微存储器 布尔方程 门、触发器
VDSM电路设计对设计流程的影 响
布图时面向互连，先布互连网，再布模块 集成度提高：
可重用（REUSE）模块 IP模块 针对各 IP模块和其他模块进行布图规划，如何对 IP模块等已设计好的模块进行处理
功耗问题，尤其高层次设计中考虑
全定制设计方法、半定制设计方法、可编程逻辑 器件以及基于这些方法的兼容设计方法 设计方法选取的主要依据：设计周期、设计成本、
版图设计过程：由底向上过程
主要是布局布线过程 布局：将模块安臵在芯片的适当位臵，满足一定目标 函数。对级别最低的功能块，是指根据连接关系，确 定各单元的位臵，级别高一些的，是分配较低级别功 能块的位臵，使芯片面积尽量小。 布线：根据电路的连接关系（连接表）在指定区域 （面积、形状、层次）百分之百完成连线。布线均匀， 优化连线长度、保证布通率。
VDSM电路设计对设计流程的影 响
时序问题突出，互连延迟超过门延迟，逻辑设计 用的互连延迟模型与实际互连延迟特性不一致， 通过逻辑设计的时序在布局布线后不符合要求。