《微电子学概论》ch5集成电路设计ppt课件.ppt

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1、集成电路设计I集成电路设计与制造的主要流程框架设计芯片检测单晶、外延材料掩膜版芯片制造过程封装测试系统需求功能设计逻辑和电路设计版图设计集成电路的设计过程：设计创意+仿真验证功能要求行为设计（VHDL）集成电路芯片设计过程框架是行为仿真综合、优化——网表时序仿真布局布线——版图后仿真否是否否是—设计业—需要的知识半导体器件物理基础：包括PN结的物理机制、双极管、MOS管的工作原理等器件小规模电路大规模电路超大规模电路甚大规模电路电路的制备工艺：光刻、刻蚀、氧化、离子注入、扩散、化学气相淀积、金属蒸发或溅射、封装等工序电路知识、信号与系统、EDA（电子设计自动化）等。

2、集成电路设计的关键电路设计，最能反映人的能动性，结合具体的电路，具体的系统，设计出各种各样的电路。掌握正确的设计方法*计算机辅助设计手段，EDA：电子设计自动化*严格的设计规范选择合适的实现方法选择合适的测试方法设计复用集成电路设计工作主要设计公司OUTLINE集成电路设计特点及设计信息描述典型设计流程集成电路的设计规则和全定制设计方法专用集成电路的设计方法几种集成电路设计方法的比较可测性设计技术集成电路设计的概念什么是集成电路设计？根据电路功能和性能的要求，设计出满足要求的集成电路。技术方面：正确选择系统配置、电路形式、器件结构、工艺方案和设计规则。成本方面：尽量

3、减小芯片面积，降低设计成本，缩短设计周期，以保证全局优化。最终输出：掩模版图（Layout）—设计与制备间的接口。验证：测试及系统应用。设计的关键：降低设计的复杂性，提高设计能力，尽可能使设计的芯片一次投片成功。设计方法的关键：约束（constraints）和抽象（abstractions）约束：通过简化问题实现自动化的设计过程。抽象：为简化问题避免细节而进行的描述。不同设计方法间的差别主要是不同的约束和折中的策略。选择设计方法的最终依据是经济因素。集成电路设计特点对设计正确性提出更为严格的要求测试问题版图设计：布局布线（集成电路设计的最终结果）分层分级设计(Hie

4、rarchicaldesign)和模块化设计高度复杂电路系统的要求VLSI电路：>105个晶体管模块化设计：不同模块完成功能不同分层分级设计基于单元库设计：设计复用计算机辅助设计IfyoumakeICdesignlikethisYoumayenduplikethisOrlikethisWhensomethingiswrongitisveryhardtofindtheexactcauseoftheproblem.Designchangesareexpensiveandintroducessignificantdelays从层次和域表示分层分级设计思想域：行为域：集成电

5、路的功能。结构域：集成电路的逻辑和电路组成。物理域：集成电路掩膜版的几何特性和物理特性的具体实现Y型图目的：便于管理系统级——系统行为描述，主要指一些性能指标。行为级、算法级——系统功能描述，主要指一些抽象的算法描述、控制流和数据流图。寄存器传输级（RTL，数据流级）——反映触发器、寄存器、计数器、算术逻辑运算单元（ALU）等功能模块（宏单元）间的互连。一般用真值表和状态图反映。层次：系统级、算法级、寄存器传输级(也称RTL级)、逻辑级与电路级逻辑门级、门级——数字系统的主要层次，其基本单元是与、或、非及三态等各种门电路或少量触发器。门级的结构描述反映了门电路的互连

6、方式，一般用逻辑图和布尔方程描述。电路级、版图级——集成电路的最终输出，以几何图形描述基本的元器件BJT、MOSFET、二极管和电阻、电容等。功能用电路的微分方程描述。功能隐含于器件的物理特性中，系统特性不仅与器件的互连有关还与加工工艺有关。行为域结构域物理域设计的展开：由高层级向低层级，针对不同域寄存器传输级（RTL）以上的设计通常包括功能设计。逻辑级和电路级的设计通常是指结构域对应的逻辑设计和电路设计，以及物理域对应的掩膜版图设计功能设计逻辑/电路设计版图设计设计过程分类内容语言描述(如VHDL语言、Verilog语言等)功能描述与逻辑描述功能设计功能图逻辑设计

7、逻辑图电路设计电路图图形描述版图设计符号式版图,版图设计信息描述需要对集成电路设计的各个方面、各个层次的信息进行描述，并通过设计工具，使各个层次的信息可以相互间等价转换。设计信息描述方法：图形描述语言描述语言描述功能图：逻辑电路图：版图：逻辑图电路图（状态图）版图OUTLINE集成电路设计特点及设计信息描述典型设计流程集成电路的设计规则和全定制设计方法专用集成电路的设计方法几种集成电路设计方法的比较可测性设计技术物理版图描述性能和功能描述逻辑和电路描述设计要求制版及流片理想集成电路的设计流程(自顶向下：TOP-DOWN）系统功能设计，逻辑和电路设计，版图设计功能