淺談數字IC設計技術

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淺談數字IC設計技術

摘要:隨著數位電路設計的規模以及複雜程度的提高,對其進行設計所花費的時間和費用也隨之而提高。根據近年來的統計,對數字系統進行設計所花的時間佔到了整個研發過程的60%以上。所以減少設計所花費的實踐成本是當前數位電路設計研發的關鍵,這就必須在設計的方法上有所突破。
  關鍵詞:數字系統;IC;設計
  
  一、數字IC設計方法學
  
  在目前CI設計中,基於時序驅動的數字CI設計方法、基於正複用的數字CI設計方法、基於整合平臺進行系統級數字CI設計方法是當今數字CI設計比較流行的3種主要設計方法,其中基於正複用的數字CI設計方法是有效提高CI設計的關鍵技術。它能解決當今晶片設計業所面臨的一系列挑戰:縮短設計週期,提供效能更好、速度更快、成本更加低廉的數字IC晶片。
  基於時序驅動的設計方法,無論是HDL描述還是原理圖設計,特徵都在於以時序優化為目標的著眼於門級電路結構設計,用全新的電路來實現系統功能;這種方法主要適用於完成小規模ASIC的設計。對於規模較大的系統級電路,即使團隊合作,要想始終從門級結構去實現優化設計,也很難保證設計週期短、上市時間快的要求。
  基於PI複用的數字CI設計方法,可以滿足晶片規模要求越來越大,設計週期要求越來越短的要求,其特徵是CI設計中的正功能模組的複用和組合。採用這種方法設計數字CI,數字CI包含了各種正模組的複用,數字CI的開發可分為模組開發和系統整合配合完成。對正複用技術關注的焦點是,如何進行系統功能的結構劃分,如何定義片上匯流排進行模組互連,應該選擇那些功能模組,在定義各個功能模組時如何考慮儘可能多地利用現有正資源而不是重新開發,在功能模組設計時考慮怎樣定義才能有利於以後的正複用,如何進行系統驗證等。
  基於PI複用的數字CI的設計方法,其主要特徵是模組的功能組裝,其技術關鍵在於如下三個方面:一是開發可複用的正軟核、硬核;二是怎樣做好IP複用,進行功能組裝,以滿足目標CI的需要;三是怎樣驗證完成功能組裝的數字CI是否滿足規格定義的功能和時序。
  
  二、典型的數字IC開發流程
  
  典型的數字CI開發流程主要步驟包含如下24方面的內容:
  (1)確定IC規格並做好總體方案設計。
  (2)RTL程式碼編寫及準備etshtnehc程式碼。
  (3)對於包含儲存單元的設計,在RTL程式碼編寫中插入BIST(內建自我測試)電路。
  (4)功能模擬以驗證設計的功能正確。
  (5)完成設計綜合,生成門級網表。
  (6)完成DFT(可測試設計)設計。
  (7)在綜合工具下完成模組級的靜態時序分析及處理。
  (8)形式驗證。對比綜合網表實現的功能與TRL級描述是否一致。
  (9)對整個設計進行Pre一layout靜態時序分析。
  (10)把綜合時的時間約束傳遞給版圖工具。
  (11)取樣時序驅動的策略進行初始化nooprlna。內容包括單元分佈,生成時鐘樹
  (12)把時鐘樹送給綜合工具並插入到初始綜合網表。
  (13)形式驗證。對比插入時鐘樹綜合網表實現的功能與初始綜合網表是否一致。
  (14)在步驟(11)準佈線後提取估計的延遲資訊。
  (15)把步驟(14)提取出來的延遲資訊反標給綜合工具和靜態時序分析工具。
  (16)靜態時序分析。利用準佈線後提取出來的估計延時資訊。
  (17)在綜合工具中實現現場時序優化(可選項)。

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