《清华大学VLSI》PPT课件(I)

《《清华大学VLSI》PPT课件(I)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1第八章全定制设计模式2§1全定制电路的结构化设计特征结构化设计是由Mead和Conway首先提出来的，其目的是让设计者能够直接参加芯片设计以实现高性能系统。在结构化设计中采用以下几方面的技术。3一、层次性：由于系统规模很大，设计复杂性很高，一般全定制设计首先进行系统划分，将一个系统划分成若干模块，再将模块划分成更小的模块，直至小模块的复杂性达到合适的细节为止。划分的原则之一是模块间连线最少，而将联系紧密的部分划分在同一模块内。4这种划分，可以是由人工来完成，也可以由划分工具进行自动划分.关键是如何评价这一划分结果

2、是最优的。在进行电路划分的同时，对芯片面积也进行相应的划分，其目的是为每个模块确定一个布图面积的大小。这一步叫布图规划（floor-planing）。5二、模块性一个系统或电路被划分成模块后，尽管每个模块实现的电路功能并不相同，但它们都有一个明确定义的物理接口，此接口定义了模块名称、功能、层类、尺寸与外部互连端点的数目，名称及位置等。模块性有助于设计人员明确问题并做出文件接口，这样可以将一个任务分成一组子任务，每个人只设计芯片的一部分。6三、规则性采用单元重复的方法是结构化设计的一种好方法，这样既简化设计，又减少错

3、误，同时使结构规则化。所谓规则化是指模块内部可以随功能而不同，但模块间的接口如电源、地线、时钟线、总线等可以是公共的。规则性可以在设计层次的所有级别上存在。7四、局部性通过对模块接口的很好定义，可以有效地使该模块的内容变得对任何外部接口不再重要，可以将每个模块看作一个黑盒子。设计时不关心模块内部的情况，这样减少了模块表现的复杂性。8五、手工参与全定制设计中的往往需要手工参与。因为目前还没有一个很完善的全定制设计的EDA工具。由于全定制设计是一种很少受约束的设计技术，当对一个全新的芯片进行设计时，手工设计仍然被许多半

4、导体厂商所广泛使用。手工参与设计的实质是把一个设计划分为若干过程，然后由精通逻辑，精通电路，精通版图等专家各自去完成任务，而在各部分任务中，可以有相应的EDA工具支持。9§2几种全定制设计方法通常情况下，全定制设计中模块的外形和放置位置都没有限制，除了模块所占区域以外的芯片区域都是布线区。模块上也可以走三层以上的金属线。因此，全定制设计模式除了要遵循基本的几何设计规则，如：线宽、线间距、覆盖、露头等，没有任何其它的物理限制。10三种CAD工具用于全定制设计模式：基于几何图形的交互图形编辑符号法积木块自动布图2021

5、/10/111一、交互图形编辑：设计者将手工设计好的版图用一个数字化仪输入至计算机并进行编辑，可直接在屏幕上绘制版图。编辑器提供有插入、移动、删除、复制、拉伸等命令，还有联机的的设计规则检查功能，并辅以开窗、缩放、窗口移动等显示功能虽然此方法设计效率低，设计时间长。但由于可得到高集成度和高性能的芯片，因而，此方面仍被广泛用于大批量产品的设计中。2021/10/112大部分CAD公司都提供实用的交互图形编辑器，如Cadence、Mentor等都有功能完善、性能良好的编辑工具。我国自行开发的PANDA系统也包括有一个交

6、互图形编辑工具。除了工作站版本外，有些公司还专门提供微机上的版本，Tanner公司的L-Edit是一个广泛使用的微机上的交互图形编辑器。2021/10/113由于手工设计方法不可避免地会产生错误。因此，必须在版图编辑后进行版图验证。版图验证包括设计规则检查、电学规则检查、版图与原理图对照检查以及电路网表提取，版图寄生参数提取和后模拟。2021/10/114CAD公司在提供交互图形编辑软件的同时，也提供版图验证软件。Cadence的Dracula就是一个十分著名的版图验证软件。一个性能良好的版图验证软件可以将设计错误

7、消灭在芯片制造之前，确保芯片的正确性和一定的成品率。2021/10/115二、符号法版图设计方法符号法版图设计方法（symboliclayoutapproach）也是一种人工设计方法。它使用晶体管、通孔和连线的符号进行输入和编辑并产生一个拓扑版图。然后再根据给定的设计规则将它转换成物理版图。直接由拓扑版图转换而成的物理版图往往有较多的冗余空间。因此，符号法版图编辑器中还需要提供版图压缩功能，以优化版图面积。2021/10/116符号法版图设计方法保持了交互图形编辑方法所具有的较高布图密度和灵活性的优点，且由于设计规

8、则是由符号法版图编辑器维持的，用户在操作时不需要考虑，因而大大降低了设计工作量。2021/10/117但由于目前还没有高性能的二维压缩工具，使符号法版图设计方法的布图密度低于手工设计的交互图形编辑方法。Magic是一个著名的符号法版图编辑器，它是由美国加州大学Berkeley分校开发的。有些实用系统把符号法和交互图形编辑集成在一个系统中。如我国PNADA系统