vlsi集成电路设计方法论文

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1、VLSI集成电路设计方法论文题目：FPGA与数字钟学院：电子工程专业：集成电路设计与集成系统总体概述现场可编程门阵列其英文为FieldProgrammableGateArray，简称FPGA，它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数量有限的缺点。利用FPGA，电子系统设计工程师可在实验室中设计出专用集成电路，从而实现系统集成。FPGA具有静态可重复编程或在线动态重构特性，使硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。由于可以灵活快速的将一个通用的FPGA芯片配置成用户所需要

2、的硬件数字电路，从而大大加快电子产品的研发周期，进而降低了研发成本，缩短了产品上市时间。现场可编程门阵列（FPGA）自产生到现在以其独特的优点被成功应用地在航空航天、工业控制、数据通信、计算机硬件等诸多领域，也成功地应用在保密通信和多种先进的武器装备系统中,FPGA有着巨大的市场潜力。目前国内厂商所使用的FPGA芯片主要还是从国外进口，这种状况除了给生产厂家带来很大的成本压力以外。同时出于国家信息产业保密和安全的考虑，在国内自主发展FPGA便成为一种必然的趋势。FPGA在逻辑电路设计中占有重要位置，使得它将是我国芯片产业的重要方向。研究具有自主知

3、识产权的FPGA及其开发工具也就成为一个迫在眉睫的问题。FPGA的工艺映射算法是EDA开发环境中最为关键的部分之一，在FPGA应用自动实现的逻辑综合过程中占有及其重要的位置，它将影响到最终实现电路的芯片的性能和成本等诸多重要方面。Fpga课题研究现状目前，FPGA的主要发展动向具有以下几个特点：随着大规模现场可编程逻辑器件的发展，系统设计进入“片上可编程系统”(SOPC)的新纪元，芯片朝着高密度、低压、低功耗方向挺进;国际上各大著名公司都在积极扩充其IP库，以其优化的资源更好的满足用户的需求，扩大市场份额;特别引人注目的是所谓FPGA动态可重构技

4、术的开拓，将推动数字系统设计观念的巨大转变。Xilinx公司自发明FPGA以来[1]，就不断的推出各种新器件和开发工具，力求使芯片的速度更高、功耗更低。在其新近开发的产品中，Xilinx公司重新定义了未来的可编程逻辑，为用户提供2.5v,3.3v和5v的可编程逻辑系列以供用户进行不同的选择，并利用先进的0.13μm,0.18μm,0.22μm,0.25μm和0.35μm工艺技术生产出低成本、高性能的可编程逻辑产品。重点推出了Virtex[2]系列和SpantanTM[3]系列的FPGA产品。Virtex系列突破了传统FPGA的密度和性能限制，使F

5、PGA不仅仅只是逻辑模块，而是发展成为一种系统元件。而SpantanTM系列为替代ASIC的大容量FPGA树立了一个新的低成本标准。Altera公司自从事FPGA的开发研制以来，不断的进行技术创新，研制开发新产品。该公司的基于CMOS的现场可编程逻辑器件同样具有高速、高密度、低功耗的特点。随着现场可编程逻辑器件越来越高的集成度，加上对不断出现的I/O标准、嵌入功能、高级时钟管理的支持，使得设计人员开始利用现场可编程逻辑器件来进行系统级的片上设计。Altera公司研制开发出新器件，而且还研制出新的开发工具对这些新器件提供支持，并且与新芯片及软件相配

6、合的是带知识产权的系统级设计模块解决方案，它们的参数可由用户自己定义，从而实现了SOPC（SystemonaProgrammableChip，系统可编程芯片）的设计[4]。Actel公司一直是世界反熔丝技术FPGA的领先供应商[5]。反熔丝技术使FPGA能够具有一些以前无法实现的功能，使设计者能够把多个高性能的CPLD压缩到一片FPGA中，大大降低了功耗，节省了电路板空间，减少了费用[3]。从以上对Xilinx,Altera和Actel三家公司各自开发产品特征的介绍，我们可以看出自从2000年以来FPGA为代表的数字系统现场集成技术发展的一些新动

7、向，归纳起来有以下几点：(1)深亚微米技术的发展正在继续推动片上系统(SOPC)的发展越来越多的复杂IC需要利用SOPC技术来加以制造。而SOPC要利用深亚微米技术才能实现。随着深亚微米技术的发展，使SOPC的实现成为可能。与以往的芯片设计不同，SOPC需要对设计IC和在产品中实现的方法进行根本的重新评价。为了实现SOPC，国际上著名的现场可编程逻辑器件的厂商Altera公司、Xilinx公司都为此在努力，开发出适于系统集成的新器件和开发工具，这又进一步促进了SOPC的发展。(2)芯片朝着高密度、低压、低功耗的方向挺进采用深亚微米的半导体工艺技术

8、后，器件在性能提高的同时，价格也在逐步降低。由于便携式应用产品的发展，对现场可编程器件的低压、低功耗的要求日益迫切。因此，无论哪个厂家、