数字集成电路设计流程介绍

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1、数字集成电路设计流程介绍唐长文2002年7月8日2002年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室(设计流程1)内容一、设计流程介绍六、版图验证和管子级仿真1、流程图及设计步骤1、DRC&LVS2、EDA软件2、Star_sim管子级仿真二、硬件描述语言简介1、传统自下向上的设计方法2、基于硬件描述语言的自顶向下的设计方法3、硬件描述语言--VHDL介绍4、VHDL语言设计实例三、数字系统的结构设计-行为级或RTL级设计1、系统规范2、系统框架3、系统源代码设计4、系统行为级仿真四、数字系统的电路设计--门级电

2、路设计1、FPGA逻辑综合2、ASIC逻辑综合3、综合后仿真五、数字系统的版图设计1、FPGA器件实现2、基于标准单元ASIC版图的自动化生成3、版图后仿真2002年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室(设计流程2)一、设计流程介绍C语言仿真Matlab仿真COSSAP仿真•设计流程图HDL代码风格HDL代码设计HDL行为级仿NO真OK？YESFPGA逻辑综合ASIC逻辑综合FPGA逻辑综合ASIC逻辑综合约束约束NONOFPGA综合后仿综合后仿真真OK?OK?YESYESFPGA厂商仿真标准单元布局标准单

3、元仿真FPGA布局布线库布线库NONOFPGA版图后仿版图后仿真真OK?OK?YESYESFPGA下载硬件版图DRC&LVS验证NO版图后管子级仿真OK?管子级模型库YES流片2002年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室(设计流程3)•设计的步骤数字集成电路设计主要分为四大步：1、行为级、RTL级源代码设计2、电路设计－门级电路设计（1）FPGA逻辑综合（2）ASIC逻辑综合3、版图设计（1）FPGA版图布局布线设计（器件实现）（2）ASIC版图布局布线设计（基于标准单元库）4、版图验证（DRC&LVS)

4、2002年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室(设计流程4)•EDA软件(1)FPGA设计需要的软件源代码设计和仿真VActive-HDLFPGA逻辑综合VSynopsysFPGAExpress、SynplicitySynplify、ExamplarLeonardoSpectrum、XST(XilinxSynthesisTech)FPGA器件实现VXilinxFoundationISE、AlteraMaxplusII2002年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室(设计流程5)(2)ASIC设计需要

5、的软件源代码设计和仿真VActive-HDLASIC逻辑综合VSynopsysDesignCompiler、CadenceAmbitASIC版图布局布线VCadenceSiliconEnsemble5.22002年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室(设计流程6)二、硬件描述语言介绍1、传统的自顶向下设计方法：自下至上的硬件设计方法的主要步骤是:•详细编制技术规格书，并画出相同控制流图；•功能细化，划分功能模块，并画出相同的功能框图；•功能模块的细化和电路设计；•功能模块的拼接，系统调试。为了进一步说明传统

6、的自下至上的设计方法，下面以一个六进制计数器的设计来作一说明：第一步，要设计六进制计数首先要选择逻辑单元块和器件。第二步，电路设计。第三步，由中规模的分立器件拼接出图2的电路图，然后进行调试及测试，一直到达到设计的要求。2002年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室(设计流程7)电路设计表1、触发器状态变化表Q2Q1Q0前一状态当前状态前一状态当前状态前一状态当前状态100000120001113011111411111051110006100000图1、六进制计数器状态转移图图2、六进制计数器电路图200

7、2年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室(设计流程8)缺点1、系统设计时存在的问题只有在后期才能较容易发现；2、对系统设计人员有较高的要求；3、设计周期长；4、设计的主体是电原理图，不便于管理。2002年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室(设计流程9)2、基于硬件描述语言的自顶向下的设计方法•所谓硬件描述语言，就是可以描述硬件电路的功能，信号连接关系及时序关系的语言。它能比电原理图更有效地表示硬件电路的特性。利用硬件描述语言来表示逻辑器件及系统硬件的功能和行为，是基于硬件描述语言的自顶向下的设计

8、方法的一个重要特征。•所谓自顶向下的设计方法，就是从系统总体要求出发，自上至下地逐步将设计内容细化，最后完成系统硬件的整体设计。•在基于硬件描述语言的自顶向下的逻辑设计方法中，设计者自上至下分成3个层次对系统硬件进行设计：行为级描述，寄存器级描述，工艺库级逻辑综合。2002年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室(设计流程10)第一层，