《微电子学》PPT课件

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1、第五章微电子系统设计微电子系统设计就是将算法理论、体系结构、电路物理实现自上而下的集成到一个芯片上的过程。高级语言的行为级描述系统仿真逻辑综合物理层设计(版图设计)网表提取、仿真投片试制流程：电子系统芯片微电子系统设计把电子系统集中到一个芯片，包括软件和硬件。微电子系统中物理层设计逻辑单元电路单元双极型集成电路单元和MOS数字电路单元逻辑电路---完成各种逻辑运算和变换的电路组成逻辑电路的基本单元是各种门电路晶体管-晶体管逻辑电路(TTL)集成注入逻辑电路(I2L)发射极耦合逻辑电路(ECL)双极数字电路单元设计用数字信号完成对

2、数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路1、TTL电路：基本单元：与非门特点：扇出系数较大典型电路：74系列集成电路（民品）54系列集成电路（军品）相同的电路结构、逻辑功能，不同的工作环境温度和电源工作允许的范围。2、ECL电路：基本单元：或非门、或门特点：速度快、逻辑功能、强扇出能力大典型电路：高速和超高速集成电路缺点：功耗大、抗干扰能力差3、I2L电路：基本单元：非门特点：集成度高、功耗低、成本低典型电路：VLSI缺点：速度较低二、MOS数字电路单元设计1、NMOS电路：基本单元：非门特点：功耗低、速度快典型电路：LS

3、I和VLSI2、CMOS电路：特点：输入电阻高、功耗低、速度快、抗噪声能力强第六章集成电路计算机辅助设计ICCAD就是将由人为主导，根据集成电路的指标要求进行总体设计，借助计算机帮助人工迅速而准确地完成设计任务。ICCAD系统概述ICCAD系统的发展第一代：60年代末：版图编辑和检查第二代：80年代初：原理图输入、逻辑模拟第三代：从RTL级输入，到包括行为仿真、行为综合、逻辑综合等功能流行的CAD系统：Cadence,MentorGraphics,Viewlogic,Compass，Panda等ICCAD系统的理想作用：实现完全

4、的自动化设计，设计出各种各样的电路ICCAD系统的实际作用设计信息输入：语言输入编辑工具高层次描述的图形输入工具：VHDL功能图输入、逻辑图/电路图输入编辑、版图输入编辑设计实现：综合器设计验证：验证系统(电路)功能、性能要求及设计规则要求模拟器进行模拟（仿真）分析设计规则的检查整个设计过程就是把高层次的抽象描述逐级向下进行综合、验证、实现，直到物理级的低层次描述，即掩膜版图。各设计阶段相互联系，例如，寄存器传输级描述是逻辑综合的输入，逻辑综合的输出又可以是逻辑模拟和自动版图设计的输入，版图设计的结果则是版图验证的输入。ICCA

5、D系统介入了包括系统功能设计、逻辑和电路设计以及版图设计等在内的集成电路设计的各个环节。系统描述与模拟：VHDL语言VHDL语言出现背景一种硬件描述语言（hardwaredescriptionlanguage）,广义地说，描述电子实体的语言：逻辑图，电路图。大规模电路的出现:逻辑图、布尔方程不太适用,需要在更高层次上描述系统，出现多种HDL语言，为便于信息交换和维护，出现工业标准。通常指高层次设计阶段描述硬件HDL语言的特点抽象地进行行为描述结构化语言：可以描述电子实体的结构多层次混合描述既可被模拟，又可被综合能提供VHDL模拟

6、器的公司：Cadence、MentorGraphics、Viewlogic、Synopsys等大型EDA公司和CLSI、Model-Technology、Vantage等专门公司VHDL语言基本概念：描述硬件电路，可以抽象地表示电路的行为和结构（完成什么功能，怎样组成）作用：对IC设计，支持从系统级到门和器件级的电路描述，并具有在不同设计层次上的模拟验证机制可作为综合软件的输入语言，支持电路描述由高层向低层的转换VHDL语言的建模机制一个硬件单元在VHDL中看作一个设计实体。实体外观实体说明：实体命名，实体与外部环境的接口描述，

7、未涉及其内部行为及结构。实体功能在结构体中实现结构体：实体的输入-输出关系，实体的结构和行为描述。对应一个实体说明可以有多个结构体，不同的实现方案。ENTITYcountIS--设计实体countGENERIC(tpd:Time:=10ns);PORT(clock:INBit;q1,q0:OUTBit);ENDENTITYcount；ARCHITECTUREarchofcountIS--count实体的结构体BEGINcount_up:PROCESS(clock)--进程体count_upVARIABLEcount_value:

8、Natural:=0;BEGINIFclock='1'THENCount_value:=(count_value+1)MOD4;q1<=bit'Val(count_value/2)AFTERtpd;q0<=bit'Val(count_valueMOD2)AFTE