ASIC名词解释

ASIC名词解释
ASIC名词解释

2、Array 排列,数组

系指通孔的孔位,或表面黏装的焊垫,以方格交点式着落在板面上(即矩阵式)的数组情形。常见"针脚格点式排列"的插装零件称为PGA(Pin Grid Array),另一种"球脚格点矩阵式排列"的贴装零件,则称为 BGA(Ball Grid Array)。

3、ASIC 特定用途的集成电路器

Application-Specific Integrated Circuit,如电视、音响、录放机、摄影机等各种专用型订做的 IC 即是。

4、Axial-lead 轴心引脚

指传统圆柱式电阻器或电容器,均自两端中心有接脚引出,用以插装在板子通孔中,以完成其整体功能。

5、Ball Grid Array 球脚数组(封装)

是一种大型组件的引脚封装方式,与 QFP的四面引脚相似,都是利用SMT锡膏焊接与电路板相连。其不同处是罗列在四周的"一度空间"单排式引脚,如鸥翼形伸脚、平伸脚、或缩回腹底的J型脚等;改变

成腹底全面数组或局部数组,采行二度空间面积性的焊锡球脚分布,做为芯片封装体对电路板的焊接互连工具。BGA是 1986年Motorola

公司所开发的封装法,先期是以 BT有机板材制做成双面载板(Substrate),代替传统的金属脚架(Lead Frame)对 IC进行封装。BGA 最大的好处是脚距 (Lead Pitch)比起 QFP要宽松很多,目前许多QFP 的脚距已紧缩到 12.5mil 甚至 9.8mil 之密距 (如 P5 笔记型计算机所用 Daughter Card 上 320 脚 CPU 的焊垫即是,其裸铜垫面上的焊料现采 Super Solder法施工),使得PCB的制做与下游组装都非常困难。但同功能的CPU若改成腹底全面方阵列脚的BGA方式时,其脚距可放松到 50 或60mil,大大舒缓了上下游的技术困难。目前BGA

约可分五类,即:

(1)塑料载板(BT)的 P-BGA(有双面及多层),此类国内已开始量产。

(2)陶瓷载板的C-BGA

(3)以TAB方式封装的 T-BGA

(4)只比原芯片稍大一些的超小型m-BGA

(5)其它特殊 BGA ,如 Kyocera 公司的 D-Bga (Dimpled) ,olin 的M-BGA及 Prolinx公司的V-BGA等。后者特别值得一提,因其产品首先在国内生产,且十分困难。做法是以银膏做为层间互连的导电物料,采增层法(Build Up)制做的 V-BGA (Viper) ,此载板中因有两层厚达10mil以上的铜片充任散热层,故可做为高功率(5~6W)大型IC的封装用途。

6、Bare Chip Assembly 裸体芯片组装

从已完工的晶圆(Water)上切下的芯片,不按传统之 IC 先行封装成体,而将芯片直接组装在电路板上,谓之 Bare Chip Assembly。早期的 COB (Chip on Board)做法就是裸体芯片的具体使用,不过COB 是采芯片的背面黏贴在板子上,再行打线及胶封。而新一代的Bare Chip 却连打线也省掉,是以芯片正面的各电极点,直接反扣熔焊在板面各配合点上,称为 Flip Chip 法。或以芯片的凸块扣接在TAB 的内脚上,再以其外脚连接在 PCB 上。此二种新式组装法皆称为 "裸体芯片" 组装,可节省整体成本约 30% 左右。

7、Beam Lead 光芒式的平行密集引脚

是指"卷带自动结合"(TAB)式的载体引脚,可将裸体芯片直接焊接在TAB的内脚上,并再利用其外脚焊接在电路板上,这种做为芯片载体的梁式平行密集排列引脚,称为 Beam Lead。

8、Bonding Wire 结合线

指从 IC 内藏的芯片与引脚整间完成电性结合的金属细线而言,常用者有金线及铝线,直径在 1-2mil之间。

9、Bump 突块

指各种突起的小块,如杜邦公司一种 SSD 制程(Selective Solder Deposit)中的各种 Solder Bump 法,即"突块"的一种用途(详见电路板信息杂志第 48 期P.72)。又,TAB 之组装制程中,芯片(Chip)上线路面的四周外围,亦做有许多小型的焊锡或黄金"突块"(面积约 1μ2 ),可用以反扣覆接在 TAB 的对应内脚上,以完成"晶粒"(Chip)与"载板"(PCB)各焊垫的互连。此"突块"之角色至为重要,此制程目前国内尚未推广。

10、Bumping Process凸块制程

指在线路完工的晶圆表面,再制做上微小的焊锡凸块(或黄金凸块),以方便下游进行 TAB与Flip Chip等封装与组装制程。这种尺寸在1mm左右的微小凸块,其制作技术非常困难,国内至今尚未投入生产。

11、C4 Chip Joint,C4芯片焊接

利用锡铅之共融合金(63/37) 做成可高温软塌的凸球,并定构于芯片背面或线路正面,对下游电路板进行"直接安装"(DCA),谓之芯

片焊接。C4为IBM公司二十多年前所开故的制程,原指"对芯片进行可控制软塌的芯片焊接"(Controlled Collapsed Chip Connection),现又广用于 P-BGA对主机板上的组装焊接,是芯片连接以外的另一领域塌焊法。

12、Capacitance 电容

当两导体间有电位差存在时,其介质之中会集蓄电能量,些时将会有"电容"出现。其数学表达方式C=Q/V,即电容(法拉)=电量(库伦)/电压(伏特)。若两导体为平行之平板(面积 A),而相距 d,且该物质之介质常数(Dielectric Constant)为ε时,则C=εA/d。故知当A、d不变时,介质常数愈低,则其间所出现的电容也将愈小。

13、Castallation堡型集成电路器

是一种无引脚大型芯片(VLSI)的瓷质封装体,可利用其各垛口中的金属垫与对应板面上的焊垫进行焊接。此种堡型 IC 较少用于一般性商用电子产品,只有在大型计算机或军用产品上才有用途。

14、Chip Interconnection芯片互连

指半导体集成电路(IC)内心脏部份之芯片(Chip),在进行封装成

为完整零件前之互连作业。传统芯片互连法,是在其各电极点与引脚之间采打线方式 (Wire Bonding) 进行;后有"卷带自动结合"(TAB)法;以及最先进困难的"覆晶法" (Flip Chip)。后者是近乎裸晶大小的封装法(CSP),精密度非常高。

15、Chip on Board 芯片黏着板

是将集成电路之芯片,以含银的环氧树脂胶,直接贴合黏着在电路板上,并经由引脚之"打线"(Wire Bonding)后,再加以适当抗垂流性的环氧树脂或硅烷(Silicone)树脂,将 COB 区予以密封,如此可省掉集成电路的封装成本。一些消费级的电子表笔或电子表,以及各种定时器等,皆可利用此方式制造。该次微米级的超细线路是来自铝膜真空蒸着(Vacuum Deposit),精密光阻,及精密电浆蚀刻(Plasma Etching)法所制得的晶圆。再将晶圆切割而得单独芯片后,并续使晶粒在定架中心完成焊装(Die Bond)后,再经接脚打线、封装、弯脚成型即可得到常见的 IC。其中四面接脚的大型 IC(VLSI)又称"Chip Carrier芯片载体",而新式的 TAB 也是一种无需先行封装的"芯片载体"。又自 SMT 盛行以来,原应插装的电阻器及电容器等,为节省板面组装空间及方便自动化起见,已将其卧式轴心引脚的封装法,更改而为小型片状体,故亦称为片状电阻器 Chip Resistor ,或片状电容器 Chip Capacitor等。又,Chips是指钻针上钻尖部份之第一面切削刃口之崩坏,谓之Chips。

16、Chip On Glass晶玻接装(COG) (芯片对玻璃电路板的直接安装)

液晶显像器 (LCD) 玻璃电路中,其各ITO(Indium Tin Oxide)电极,须与电路板上的多种驱动 IC互连,才能发挥显像的功能。目前各类大型IC仍广采QFP封装方式,故须先将 QFP安装在PCB上,然后再用导电胶(如Ag/Pd膏、Ag膏、单向导电胶等) 与玻璃电路板互连结合。新开故的做法是把驱动用大型IC (Driver LSI)的Chip,直接用"覆晶"方式扣装在玻璃板的ITO电极点上,称为 COG法,是一很先进的组装技术。类似的说法尚有COF(Chip on Film)等。Conformal Coating 贴护层,护形完成零件装配的板子,为使整片板子外形受到仔细的保护起见,再以绝缘性的涂料予以封护涂装,使有更好的信赖性。一般军用或较高层次的装配板,才会用到这种外形贴护层。

17、Chip 晶粒、芯片、片状

各种集成电路(IC)封装体的心脏位置处,皆装有线路密集的晶粒(Dies)或芯片(Chip),此种小型的"线路片",是从多片集合的晶圆(Wafer)上所切割而来。

18、Daisy Chained Design菊瓣环设计

指由四周"矩垫"紧密排列所组成之方环状设计,如同菊瓣依序罗列而成的花环。常见者如芯片外围之电极垫,或板面各式QFP之焊垫均是。

19、Device 电子组件

是指在一独立个体上,可执行独立运作的功能,且非经破坏无法再进一步区分其用途的基本电子零件。

20、Dicing芯片分割

指将半导体晶圆(Wafer),以钻石刀逐一切割成电路体系完整的芯片 (Chip)或晶粒(Die)单位,其分割之过程称为Dicing。

21、Die Attach晶粒安装

将完成测试与切割后的良好晶粒,以各种方法安装在向外互连的引线架体系上(如传统的Lead Frame或新型的 BGA载板),称为"安晶"。然后再自晶粒各输出点 (Output)与脚架引线间打线互连,或直接以凸块(Bump)进行覆晶法 (Flip Chip)结合,完成 IC的封装。上述之"晶粒安装",早期是以芯片背面的镀金层配合脚架上的镀金层,采

高温结合(T. C. Bond)或超音波结合 (U. C. Bond)下完成结合,故称为 Die Bond。但目前为了节省镀金与因应板面"直接晶粒安装"(DCA或COB)之新制程起见,已改用含银导热胶之接着,代替镀金层熔接,故改称为"Die Attach"。

22、Die Bonding 晶粒接着

Die 亦指集成电路之心脏部份,系自晶圆(Wafer)上所切下一小片有线路的"晶粒",以其背面的金层,与定架(Lead Frame)中央的镀金面,做瞬间高温之机械压迫式熔接(Thermo Compression Bonding,T.C.Bonding)。或以环氧树脂之接着方式予以固定,称为Die Bond,完成 IC 内部线路封装的第一步。

23、Diode 二极管

为半导体组件"晶体管"(Transistor)之一种,有两端点接在一母体上,当所施加电压的极性大小不同时,亦将展现不同导体性质。另一种"发光二极管"可代替仪表板上各种颜色的发光点,比一般灯泡省电又耐用。目前二极管已多半改成 SMT 形式,图中所示者即为SOT-23 之解剖图。

24、DIP(Dual Inline Package)双排脚封装体

指具有双排对称接脚的零件,可在电路板的双排对称脚孔中进行插焊。此种外形的零件以早期的各式 IC 居多,而部份"网状电阻器"亦采用之。

25、Discrete Component 散装零件

指一般小型被动式的电阻器或电容器,有别于主动零件功能集中的集成电路。

26、Encapsulating 囊封、胶囊

为了防水或防止空气影响,对某些物品加以封包而与外界隔绝之谓。

27、End Cap 封头

指 SMD 一些小型片状电阻器或片状电容器,其两端可做为导电及焊接的金属部份,称为End Cap。

28、Flat Pack 扁平封装(之零件)

指薄形零件,如小型特殊的 IC 类,其两侧有引脚平行伸出,可平贴焊接在板面,使组装品的体积或厚度得以大幅降低,多用于军品,是SMT的先河。

29、Flip Chip覆晶,扣晶

芯片在板面上的反扣直接结合,早期称为 Facedown Bonding,是以凸出式金属接点(如Gold Bump或 Solder Bump)做连接工具。此种凸起状接点可安置在芯片上,或承接的板面上,再用 C4焊接法完成互连。是一种芯片在板面直接封装兼组装之技术 (DCA或COB)。

30、Four Point Twisting四点扭曲法

本法是针对一些黏焊在板面上的大型QFP,欲了解其各焊点强度如何的一种外力试验法。即在板子的两对角处设置支撑点,而于其它两对角处施加压力,强迫板子扭曲变形,并从其变形量与压力大小关系上,观察各焊点的强度。

31、Gallium Arsenide(GaAs) 砷化镓

是常见半导体线路的一种基板材料,其化学符号为GaAs,可用以制造高速IC组件,其速度要比以硅为芯片基材者更快。

32、Gate Array闸极数组,闸列

是半导体产品的基本要素,指控制讯号入口之电极,习惯上称之为"闸"。

33、Glob Top圆顶封装体

指芯片直接安装于板面(Chip-On-Board)的一种圆弧外形胶封体(Encapsulant) 或其施工法而言。所用的封胶剂有环氧树脂、硅树脂(Silicone,又称聚硅酮) 或其等混合胶类。

34、Gull Wing Tead 鸥翼引脚

此种小型向外伸出的双排脚,是专为表面黏装 SOIC 封装之用,系 1971 年由荷兰 Philips 公司所首先开发。此种本体与引脚结合的外形,很像海鸥展翅的样子,故名"鸥翼脚"。其外形尺寸目前在JEDEC 的 MS-012 及 -013 规范下,已经完成标准化。

35、Integrated Circuit(IC) 集成电路器

在多层次的同一薄片基材上(硅材),布置许多微小的电子组件(如

电阻、电容、半导体、二极管、晶体管等),以及各种微小的互连(Interconnection)导体线路等,所集合而成的综合性主动零件,简称为 I.C.。

36、J-Lead J 型接脚

是 PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)"塑料晶(芯)片载体"(即VLSI) 的标准接脚方式,由于这种双面接脚或四面脚接之中大型表面黏装组件,具有相当节省板子的面积及焊后容易清洗的优点,且未焊装前各引脚强度也甚良好不易变形,比另一种鸥翼接脚(Gull Wing Lead)法更容易维持"共面性"(Coplanarity),已成为高脚数SMD 在封装(Packaging)及组装(Assembly)上的最佳方式。

37、Lead 引脚,接脚

电子组件欲在电路板上生根组装时,必须具有各式引脚而用以完成焊接与互连的工作。早期的引脚多采插孔焊接式,近年来由于组装密度的增加,而渐改成表面黏装式 (SMD)的贴焊引脚。且亦有"无引脚"却以零件封装体上特定的焊点,进行表面黏焊者,是为 Leadless 零件。

38、Known Good Die (KGD)已知之良好芯片

IC之芯片可称为Chip或Die,完工的晶圆 (Wafer)上有许多芯片存在,其等品质有好有坏,继续经过寿命试验后 (Burn-in Test亦称老化试验),其已知电性良好的芯片称为 KGD。不过KGD的定义相当分歧,即使同一公司对不同产品或同一产品又有不同客户时,其定义也都难以一致。一种代表性说法是:「某种芯片经老化与电测后而有良好的电性品质,续经封装与组装之量产一年以上,仍能维持其良率在99. 5%以上者,这种芯片方可称KGD」。

39、Lead Frame 脚架

各种有密封主体及多只引脚的电子组件,如集成电路器(IC),网状电阻器或简单的二极管三极体等,其主体与各引脚在封装前所暂时固定的金属架,称成 Lead Frame。此词亦被称为定架或脚架。其封装过程是将中心部份的芯片(Die,或 Chip 芯片),以其背面的金层或银层,利用高温熔接法与脚架中心的镀金层加以固定,称为 Die Bond。再另金线或铝线从已牢固的芯片与各引脚之间予以打线连通,称为 Lead Bond。然后再将整个主体以塑料或陶瓷予以封牢,并剪去脚架外框,及进一步弯脚成形,即可得到所需的组件。故知"脚架"

在电子封装工业中占很重要的地位。其合金材料常用者有 Kovar、Alloy 42 以及磷青铜等,其成形的方式有模具冲切法及化学蚀刻法等。

40、Lead Pitch脚距

指零件各种引脚中心线间的距离。早期插孔装均为 100mil的标准脚距,现密集组装SMT的QFP脚距,由起初的 50mil一再紧缩,经

25mil、 20mil、16mil、12. 5mil至9.8mil等。一般认为脚距在 25mil (0.653mm)以下者即称为密距(Fine Pitch)。

41、Multi-Chip-Module (MCM) 多芯片(芯片)模块

这是从 90 年才开始发展的另一种微电子产品,类似目前小型电路板的IC卡或Smart卡等。不过 MCM所不同者,是把各种尚未封装成体的IC,以"裸体芯片"(Bare Chips)方式,直接用传统"Die Bond"

或新式的 Flip Chip 或TAB 之方式,组装在电路板上。如同早期在板子上直接装一枚芯片的电子表笔那样,还需打线及封胶,称为COB(Chip On Bond)做法。但如今的 MCM 却复杂了许多,不仅在多层板上装有多枚芯片,且直接以"凸块"结合而不再"打线"。是一种高层次 (High End) 的微电子组装。MCM的定义是仅在小板面上,进行裸体芯片无需打线的直接组装,其芯片所占全板面积在 70%以上。这种典型的MCM共有三种型式即 (目前看来以D型最具潜力):MCM-L:系仍采用PCB各种材质的基板(Laminates),其制造设傋及方法也与PCB完全相同,只是较为轻薄短小而已。目前国内能做IC卡,

线宽在5mil孔径到 10 mil 者,将可生产此类 MCM 。但因需打芯片及打线或反扣焊接的关系,致使其镀金"凸块"(Bump)的纯度须达99.99%,且面积更小到1微米见方,此点则比较困难。

MCM-C:基材已改用混成电路(Hybrid)的陶瓷板(Ceramic),是一种瓷质的多层板(MLC),其线路与Hybrid类似,皆用厚膜印刷法的金膏或钯膏银膏等做成线路,芯片的组装也采用反扣覆晶法。

MCM-D:其线路层及介质层的多层结构,是采用蒸着方式(Deposited)的薄膜法,或Green Tape的线路转移法,将导体及介质逐次迭层在瓷质或高分子质的底材上,而成为多层板的组合,此种MCM-D 为三种中之最精密者。

42、OLB(Outer Lead Bond)外引脚结合

是"卷带自动结合"TAB(Tape Automatic Bonding)技术中的一个制程站是指TAB 组合体外围四面向外的引脚,可分别与电路板上所对应的焊垫进行焊接,称为"外引脚结合"。这种TAB组合体亦另有四面向内的引脚,是做为向内连接集成电路芯片(Chip 或称芯片)用的,称为内引脚接合(ILB),事实上内脚与外脚本来就是一体。故知TAB技术,简单的说就是把四面密集的内外接脚当成"桥梁",而以OLB 方式把复杂的IC芯片半成品,直接结合在电路板上,省去传统IC事先封装的麻烦。

43、Packaging封装,构装

此词简单的说是指各种电子零件,完成其"密封"及"成型"的系列制程而言。但若扩大延伸其意义时,那幺直到大型计算机的完工上市前,凡各种制造工作都可称之为"Interconnceted Packaging互连构装"。若将电子王国分成许多层次的阶级制度时(Hierarchy),则电子组装或构装的各种等级,按规模从小到大将有:Chip(芯片、芯片制造),Chip Carrier(集成电路器之单独成品封装),Card(小型电路板之组装),及Board(正规电路板之组装)等四级,再加"系统构装"则共有五级。

44、Passive Device(Component)被动组件(零件)

是指一些电阻器(Resistor)、电容器(Capacitor),或电感器(Incuctor)等零件。当其等被施加电子讯号时,仍一本初衷而不改变其基本特性者,谓之"被动零件";相对的另有主动零件(Active Device),如晶体管(Tranistors)、二极管(Diodes)或电子管(Electron Tube)等。

45、Photomask光罩

这是微电子工业所用的术语,是指半导体晶圆(Wafer)在感光成像

时所用的玻璃底片,其暗区之遮光剂可能是一般底片的乳胶,也可能是极薄的金属膜(如铬)。此种光罩可用在涂有光阻剂的"硅晶圆片"

面上进行成像,其做法与PCB很相似,只是线路宽度更缩细至微米(1~2μm)级,甚至次微米级(0.5μm)的精度,比电路板上最细的线还要小100倍。(1 mil=25.4μm)。

46、Pin Grid Array(PGA)矩阵式针脚封装

是指一种复杂的封装体,其反面是采矩阵式格点之针状直立接脚,能分别插装在电路板之通孔中。正面则有中间下陷之多层式芯片封装互连区,比起"双排插脚封装体"(DIP)更能布置较多的I/O Pins。附图即为其示意及实物图。

47、Popcorn Effect爆米花效应

原指以塑料外体所封装的IC,因其芯片安装所用的银膏会吸水,一旦未加防范而径行封牢塑体后,在下游组装焊接遭遇高温时,其水分将因汽化压力而造成封体的爆裂,同时还会发出有如爆米花般的声响,故而得名。近来十分盛行P-BGA的封装组件,不但其中银胶会吸水,且连载板之BT基材也会吸水,管理不良时也常出现爆米花现象。

48、Potting铸封,模封

指将容易变形受损,或必须隔绝的各种电子组装体,先置于特定的模具或凹穴中,以液态的树脂加以浇注灌满,待硬化后即可将线路组体固封在内,并可将其中空隙皆予以填满,以做为隔绝性的保护,如TAB电路、集成电路,或其它电路组件等之封装,即可采用Potting 法。Potting与Encapsulating很类似,但前者更强调固封之内部不可出现空洞(Voids)的缺陷。

49、Power Supply电源供应器

指可将电功供应给另一单元的装置,如变压器(Transfomer)、整流器(Rectifier)、滤波器(Filter)等皆属之,能将交流电变成直流电,或在某一极限内,维持其输入电压的恒定等装置。

50、Preform预制品

常指各种封装原料或焊接金属等,为方便施工起见,特将其原料先做成某种容易操控掌握的形状,如将热熔胶先做成小片或小块,以方便称取重量进行熔化调配。或将瓷质IC 熔封用的玻璃,先做成小珠状,或将焊锡先做成小球小珠状,以利调成锡膏(Solder Paste)等,皆称为Preform。

51、 Purple Plague紫疫

当金与铝彼此长久紧密的接触,并曝露于湿气以及高温(350℃以上)之环境中时,其接口间生成的一种紫色的共化物谓之Purple Plague。此种"紫疫"具有脆性,会使金与铝之间的"接合"出现崩坏的情形,且此现象当其附近有硅(Silicone)存在时,更容易生成"三元性"(Ternary)的共化物而加速恶化。因而当金层必须与铝层密切接触时,其间即应另加一种"屏障层"(Barrier),以阻止共化物的生成。故在TAB上游的"凸块"(Bumping)制程中,其芯片(Chip)表面的各铝垫上,必须要先蒸着一层或两层的钛、钨、铬、镍等做为屏障层,以保障其凸块的固着力。(详见电路板信息杂志第66期P.55)。

52、Quad Flat Pack(QFP)方扁形封装体

是指具有方型之本体,又有四面接脚之"大规模集成电路器"(VLSI)的一般性通称。此类用于表面黏装之大型IC,其引脚型态可分成J型脚(也可用于两面伸脚的SOIC,较易保持各引脚之共面性Coplanarity)、鸥翼脚(Gull Wing)、平伸脚以及堡型无接脚等方式。平常口语或文字表达时,皆以QFP为简称,亦有口语称为Quad Pack。大陆业界称之为"大型积成块"。

53、Radial Lead放射状引脚

指零件的引脚是从本体侧面散射而出,如各种DIP或QFP等,与自

ASIC设计流程中的典型问题研究

第35卷第2期2007年4月 浙江工业大学学报 J OURNAL OF ZH E J IAN G UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GY Vol.35No.2Apr.2007 收稿日期:2006209210 基金项目:浙江省教育厅资助科研项目(20051399) 作者简介:章旌红(1964—),女,浙江绍兴人,副教授,主要从事运动生物力学、电路与系统研究. A SIC 设计流程中的典型问题研究 章旌红,何剑春,陶东娅 (浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州310032) 摘要:随着集成电路制造工艺的快速发展,系统芯片(SOC )及其功能ASIC 模块的研究越来越引起关注.基于ASIC 设计流程,讨论了当前ASIC 设计中逻辑综合、易测性、低功耗等一些典型问题,并以工艺独立阶段和工艺映射阶段中ASIC 综合需要解决的问题为研究重点,结合实例分析了其中的关键环节,以期作为高性能ASIC 设计优化、可测性设计、设计验证等方向分析研究的前期工作.关键词:ASIC ;逻辑综合;可测性设计;低功耗中图分类号:TN402 文献标识码:A 文章编号:100624303(2007)022******* R esearch on some typical problems in the ASIC design flow ZHAN G Jiang 2ho ng ,H E Jian 2chun ,Tao Dong 2ya (College of Information Engineering ,Zhejiang University of Technology ,Hangzhou 310032,China ) Abstract :Wit h t he fast develop ment of IC fabricating technology ,research on SOC and ASIC modules cause more attention.According to t he design flow ,some typical p roblems ,such as log 2ic synt hesis ,testability and low power dissipation ,was discussed in t he paper.And most atten 2tion was paid on t he ASIC synt hesis in t he technology independency and technology mapping p ro 2cedure separately.We hope t hat t he research is a good guide for t he st udy on design optimization ,design for test and verification. K ey w ords :ASIC ;logic synt hesis ;design for test ;low power dissipation 0 引 言 随着集成电路设计制造技术的进步,系统芯片(SOC )得到快速发展.对SOC 中完成特定功能的专用集成电路(ASIC )的研究显得越来越重要.通常,ASIC 芯片在尺寸、耗电量、发热量和成本方面比一 般的IC 部件要求更高.近年来,由于鲁棒性设计方法和自动电路综合工具在芯片设计过程中的普遍应用,从高层次的设计描述到最后的芯片布图和掩模阶段的工作难度明显降低,导致ASIC 芯片和集成 了ASIC 模块的芯片的需求迅速上升.目前,从消费 电子到空间技术领域,ASIC 和具有ASIC 模块的半导体芯片都得到了广泛应用. 笔者研究了ASIC 设计流程中逻辑综合、易测性、功耗优化等关键问题,着重讨论设计流程、设计方法、综合和物理设计方面的问题. 1 ASIC 设计流程 ASIC 的设计制造工序繁多.产品的性能要求 一旦确定下来,就需要完成从高层次设计、电路综合

ASIC设计流程及工具

ASIC设计流程及工具 1.使用语言:VHDL/verilog HDL 2.各阶段典型软件介绍: 输入工具:Summit ,ultraedit Summit 公司,ultraedit 仿真工具:VCS, VSS Synopsys 公司 综合器:DesignCompile, BC Compile Synopsys 公司 布局布线工具:Preview 和Silicon Ensemble Cadence 公司 版图验证工具:Dracula, Diva Cadence 公司 静态时序分析: Prime Time Synopsys 公司 测试:DFT Compile Synopsys 公司 3.流程 第一阶段:项目策划 形成项目任务书(项目进度,周期管理等)。流程:【市场需求--调研--可行性研究--论证--决策--任务书】。 第二阶段:总体设计 确定设计对象和目标,进一步明确芯片功能、内外部性能要求,参数指标,论证各种可行方案,选择最佳方式,加工厂家,工艺水准。 流程:【需求分析--系统方案--系统设计--系统仿真】。 第三阶段:详细设计和可测性设计 分功能确定各个模块算法的实现结构,确定设计所需的资源按芯片的要求,速度,功耗,带宽,增益,噪声,负载能力,工作温度等和时间,成本,效益要求选择加工厂家,实现方式,(全定制,半定制,ASIC,FPGA等);可测性设计与时序分析可在详细设计中一次综合获得,可测性设计常依据需要采用FullScan,PartScan等方式,可测性设计包括带扫描链的逻辑单元,ATPG,以及边界扫描电路BoundScan,测试Memory的BIST。 流程:【逻辑设计--子功能分解--详细时序框图--分块逻辑仿真--电路设计(算法的行为级,RTL级描述)--功能仿真--综合(加时序约束和设计库)--电路网表--网表仿真】。 第四阶段:时序验证与版图设计 静态时序分析从整个电路中提取出所有时序路径,然后通过计算信号沿在路径上的延迟传播,找出违背时序约束的错误(主要是SetupTime 和HoldTime),与激励无关。在深亚微米工艺中,因为电路连线延迟大于单元延迟,通常预布局布线反复较多,要多次调整布局方案,对布局布线有指导意义。 流程:【预布局布线(SDF文件)--网表仿真(带延时文件)--静态时序分析--布局布线--参数提取--SDF 文件--后仿真--静态时序分析--测试向量生成】第五阶段:加工与完备

集成电路设计流程

集成电路设计流程 . 集成电路设计方法 . 数字集成电路设计流程 . 模拟集成电路设计流程 . 混合信号集成电路设计流程 . SoC芯片设计流程 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University 集成电路设计流程 . 集成电路设计方法 . 数字集成电路设计流程 . 模拟集成电路设计流程 . 混合信号集成电路设计流程 . SoC芯片设计流程 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University 正向设计与反向设计 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University 自顶向下和自底向上设计 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University Top-Down设计 –Top-Down流程在EDA工具支持下逐步成为 IC主要的设计方法 –从确定电路系统的性能指标开始,自系 统级、寄存器传输级、逻辑级直到物理 级逐级细化并逐级验证其功能和性能 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University Top-Down设计关键技术 . 需要开发系统级模型及建立模型库,这些行 为模型与实现工艺无关,仅用于系统级和RTL 级模拟。 . 系统级功能验证技术。验证系统功能时不必 考虑电路的实现结构和实现方法,这是对付 设计复杂性日益增加的重要技术,目前系统 级DSP模拟商品化软件有Comdisco,Cossap等, 它们的通讯库、滤波器库等都是系统级模型 库成功的例子。 . 逻辑综合--是行为设计自动转换到逻辑结构 设计的重要步骤 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University

FPGA在ASIC设计流程中的应用(精)

第 29卷第 6期 V ol. 29, N o. 6 微电子技术 MICR OE LECTR ONIC TECHN OLOG Y 总第 142期 2001年 12月 产品与应用 FPG A 在 ASIC 设计流程中的应用 谢长生 , 徐睿 (信息产业部第 58研究所 , 江苏无锡 214035 摘要 :本文介绍了 FPG A 器件在 ASIC 芯片开发中的应用 , 通过仿 ASIC 的 FPG A 在系统验证板在实际硬件环境中的验证可以弥补 ASIC 设计流程中仿真的不足 , 通过该验证也可以加快 ASIC 设计且降低由于逻辑问题所造成 ASIC 开发中的成本损耗。 关键词 : FPG A 应用 ; ASIC 设计 ; 在系统验证 中图分类号 :T N43112文献标识码 :A 文章编号 :20147( in ASIC Design Chang -sheng , X U Rui (Wuxi Microelectronics Institute , Wuxi Jiangsu , 214035, China Abstract : The application of FPG A devices in ASIC design is introduced in the paper. It can make com pensation to the simulation of ASIC design flow to verify in real running environment by using FPG A Verify 2 in 2System board. It can als o reduce the cost of ASIC development due to logical problems.

ASIC基本流程以及工具介绍

ASIC流程与工具(1)ASIC流程(En) Some notes: 1. Definition of front-end 2. Lack of FPGA prototype

(3)简化流程 (4)流程所对应的工具

Questions: Before tape-out,which routine check should be performed for your layout database in 0.18 um process? a.drc b.lvs c.drc&antenna d.simulation (Answer:post-simulation) What is the purpose and general flow of design verification? What techniques in your knowledge are used in design verfication? 验证技术:Vera, SystemVerilog DC里link library, target library, symbol library: 1.目标库(targe_library):是DC在mapping时将设计映射到特定工艺所使用的库,就是使用目标库中 的元件综合成设计的门级网表

2.连接库(link_library):是提供门级网表实例化的基本单元,也就是门级网表实例化的元件或单元都来 自该库。连接库定义为标准单元的db格式的库文件加上pad db格式的库文件,加上ROM,RAM等宏单元库文件” 3.符号库(symbol library):指定的库用来将库中的器件用图形表示出来。 which one is worse-case in 0.18um process? 1.1.8v,25c 2.1.98v,125c 3.1.62v,-40c 4.1.62v,125c 5.1.98v,-40c 增加最大工作频率? a.lower temperature; b.lower operating voltage; c.lower substrate doping; d.none of the abov e.

高级ASIC芯片综合

高级ASIC芯片综合 翻译者:阿信 使用Synopsys公司的Design Compiler Physical Compiler 和PrimeTime 第二版

目录 写在前面 前言 前言 事实证明,相对于集成电路IC设计规模半导体产业是相对??。作为一个团体,80年代中期,每个芯片集成了大约1000个晶体管,我们称之为大规模集成电路(LSI),仅仅在大约两年后,每个芯片的晶体管集成数量就达到了1万~10万个,我们所用的术语也迅速的变成了甚大规模集成电路(VLSI)。 Preface 前言 这本书的第二版描述了一些使用Synopsys公司的一套工具在ASIC芯片设计中的高级概念和技术,包括ASIC芯片综合,物理综合,形式验证和静态时序分析等。另外,对ASIC的整个设计流程和沈亚微米(Very-Deep-Sub-Micron)设计技术作了详细的介绍。 这本书的重点是在Synopsys 工具的实时使用上,用工具去解决在深亚微米尺寸领域的各种问题。将展示给读者解决在亚微米ASIC设计复杂问题的有效设计方法。重点就在HDL的编码风格,综合和优化,动态仿真,形式验证,可测性设

计DFT扫描链的插入,版图设计的连接,物理综合和静态时序分析。在每一步,确定设计流程中每一段的问题,问题的解决方法并围绕此问题展开详细的论述。另外,关于版图设计的关键问题,比如时钟的综合和最后的集成也作了较长篇幅的讨论。最后,这本书深入的讨论了基本的Synopsys技术库和编码风格,综合优化技术。 这本书的读者对象是刚刚工作的ASIC设计工程师和学习过ASIC大规模集成电路设计与可测性设计课程的高年级学生。这本书并不是想取代Synopsys的参考手册,而是为任何参与ASIC设计的人员而写。同时,这本书对那些没有版图能力或者自己有技术库但是需要其他公司来做后端集成和最终制造器件的计者(和公设司)都是很有用。因为到深亚微米技术会遇到各种各样的问题,本书提供了可选择的; 这本书同时也介绍了设计人员对不同EDA工具商提供的各种工具时所面临常见问题的解决方法。 这本书中的所有Design Compiler命令都更新为Tcl版本的命令。为了尽量反映最新版(2000.11—SP1)的Synopsys的这套工具,这些命令都作了及时的更新。 各章概要 第一章简要介绍了用Synopsys 工具设计ASIC流程时各种不同平台。这个设计流程在此作了精简的描述,从概念到流片。这一章对那些想学习ASIC设计的整个流程但还没有钻研过芯片设计到集成的整个流程的设计者是非常有用的。 第二章论述了第一章中描述的ASIC设计流程中的实践方面的问题。初学者可以把这一章作为指导手册。有使用Synopsys工具经验的设计者可以把这一章作为有益的参考。没有使用Synopsys工具作综合经验的读者可以先跳过本章,在读完后续章节后再读这一章。 综合的基本概念在第三章有详细的解释。这些综合术语的概念贯穿到后面的

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