
酷游九州(中国)官方网站|猫咪vip破解版1.1.2|一文看懂芯片的设计流程
2025.08.20
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酷游KU游平台登录ღ✿。酷游九州网站ღ✿。KU酷游娱乐平台ღ✿,简单来说ღ✿,就是先做芯片整体设计(功能ღ✿、接口ღ✿、模块)ღ✿,再做各个模块的设计ღ✿。做模块设计的时候ღ✿,先设计逻辑原理(写代码)ღ✿,然后再用EDA工具转化为逻辑电路图(网表)ღ✿,最后再设计物理电路图(版图)ღ✿。
这不是领导拍脑袋决定的ღ✿,而是需要芯片设计团队和客户(甲方)以及利益相关方进行充分沟通ღ✿,了解具体设计需求之后确定的ღ✿。
需求包括ღ✿:到底要实现什么功能ღ✿,用于什么环境ღ✿,算力ღ✿、成本ღ✿、功耗大概是多少ღ✿,需要提供哪些接口ღ✿,需要遵循什么安全等级ღ✿,等等ღ✿。
架构工程师要根据规格Specღ✿,设计具体的实现方案ღ✿。包括但不限于ღ✿:整个芯片的架构ღ✿、业务模块ღ✿、供电ღ✿、接口ღ✿、时序ღ✿、性能指标ღ✿、
如果芯片主要用于通用计算和数据处理ღ✿,冯・诺依曼架构可能是一个合适的选择ღ✿。如果侧重于高速的数据处理和实时性要求高的应用ღ✿,如数字信号处理或一些特定的嵌入式系统ღ✿,哈佛架构可能更具优势ღ✿。
架构师还要确定哪些功能可以用软件实现ღ✿,哪些部分需要用硬件实现ღ✿。上篇小枣君介绍过IP核ღ✿,哪些部分要采购IP核ღ✿,哪些部分自己做ღ✿,也是由架构师决定的ღ✿。
针对各模块进行具体的电路设计ღ✿。他会使用专门的硬件描述语言(Verilog或VHDL)ღ✿,对具体的电路实现进行RTL(Register Transfer Levelღ✿,
Verilog作为一种常用的硬件描述语言ღ✿,能够对电路(系统)进行多层次描述ღ✿,包括系统级ღ✿、算法级ღ✿、寄存器传输级(RTL级)ღ✿、门级和开关级ღ✿。在数字IC设计流程中ღ✿,RTL级描述最为关键和常用ღ✿。因此ღ✿,Verilog代码也常被称作RTL代码ღ✿。
需要注意的是ღ✿,HDL编码需要结合晶圆厂提供的库(libaray)和器件(device)等基础资源来设计ღ✿。有些芯片设计工程师也会基于晶圆厂提供的资源ღ✿,进行底层优化设计ღ✿。
这一步的仿真验证ღ✿,主要包括电路逻辑功能方面的验证ღ✿,也就是证明设计的功能是否符合设计规格中的定义ღ✿,是否存在逻辑实现错误ღ✿。
如果发现错误ღ✿,就需要返回上一步ღ✿,进行修改酷游九州(中国)官方网站ღ✿,甚至要返回方案设计阶段进行修改ღ✿。修改之后ღ✿,再重新进行验证ღ✿。
验证方法包括ღ✿:(借助工具)通过在搭建的验证环境中输入激励(就是加输入信号)ღ✿,然后看检测输出波形是否和预期一样ღ✿,以此来进行判断ღ✿。
验证仿真的工具主要包括VCSღ✿、Qustasim等EDA工具(进行编译和仿真)ღ✿,以及Verdi等工具(进行debug)ღ✿。
优化ღ✿:逻辑综合需要设定约束条件ღ✿,也就是希望逻辑综合出来的电路在面积ღ✿、时序ღ✿、时延等(PPA)目标参数上达到的标准ღ✿。优化ღ✿,是根据约束条件和工艺库(由晶圆厂提供)参数ღ✿,进行逻辑结构调整ღ✿,去掉冗余单元ღ✿,以此满足要求ღ✿。
需要注意的是ღ✿,不同晶圆厂的工艺库ღ✿,门电路基本标准单元(standard cell)的面积ღ✿、时序参数是不一样的ღ✿。所以ღ✿,选用的库不一样ღ✿,综合出来的电路在面积ღ✿、时序上就不一样ღ✿。
Static Timing Analysisღ✿,STA)ღ✿,也属于验证的范畴ღ✿,主要是在时序上对电路进行验证ღ✿。
具体来说ღ✿,是在不提供激励的情况下ღ✿,验证设计时序特性ღ✿,检查电路是否存在建立时间(setuptime)和保持时间(holdtime)的违例(violation)
电子设备由时钟信号驱动ღ✿,如果时序存在问题ღ✿,各个模块之间的工作节奏就会错乱ღ✿,影响各个元件以及整个芯片的工作频率ღ✿,进而影响整体性能ღ✿。
在数字电路中ღ✿,一个寄存器如果出现前面说的违例ღ✿,就无法正确采样数据和输出数据ღ✿。所以ღ✿,以寄存器为基础的数字芯片功能ღ✿,就会出现问题ღ✿。
通过详细的时序分析ღ✿,工程师可以更好地控制工程的各个环节ღ✿,从而减少延迟ღ✿,尽可能地提升芯片的工作频率ღ✿。
芯片的最高工作频率由网表(netlist)的关键路径决定ღ✿。关键路径是网表中信号传播时延的最长路径猫咪vip破解版1.1.2ღ✿。
在时序分析的过程中ღ✿,我们可以查看目标模块是否满足预设的约束条件酷游九州(中国)官方网站ღ✿。如果不满足ღ✿,分析结果将帮助我们精确地定位到问题点ღ✿,并给出详细的改进建议ღ✿。
时钟信号存在抖动ღ✿、偏移和占空比失真等缺陷ღ✿。通过时序分析ღ✿,我们可以有效地验证这些缺陷对目标模块性能的影响ღ✿。
在前端设计的最后阶段ღ✿,需要完成代码覆盖率的充分性审查ღ✿。对于未达到100%覆盖率的情况ღ✿,需要给出合理解释猫咪vip破解版1.1.2ღ✿,以确保芯片功能不受影响ღ✿。
不同的EDA工具ღ✿,生成的网表文件的文件格式也不太一样ღ✿。例如*.v(Design Compilerღ✿,Synopsys公司)ღ✿、*.vh(PKSღ✿,Cadence公司)和*.edf(Synplify
现在的芯片都很复杂ღ✿,出现问题的话ღ✿,往往很难查找原因ღ✿。可测试性设计就是为将来找问题进行提前考虑ღ✿。
Scan-In阶段加载激励信号ღ✿,在Capture阶段捕获组合逻辑响应ღ✿,最终通过Scan-Out移出比对ღ✿,就能得出结果ღ✿。
可测性设计技术的基础评价指标包括可控性和可观测性ღ✿。具体情况可以另行搜索网上资料ღ✿,限于篇幅就不多介绍了ღ✿。
它需要考虑到元件的尺寸ღ✿、形状ღ✿、相互之间的间距ღ✿,以及连线的长度和宽度等各种复杂因素ღ✿。布局的好坏ღ✿,直接影响到芯片的信号抗干扰能力ღ✿、寄生电容和电感的大小ღ✿,决定了芯片的整体性能和可靠性ღ✿。
好的物理布局ღ✿,是要实现空间利用率ღ✿、总线长度ღ✿、时序的完美平衡ღ✿。也就是说ღ✿,空间利用率要尽量高ღ✿,总线要尽量短ღ✿,时序要尽量收敛ღ✿。
设计者需要根据电路的功能和性能要求ღ✿,以及硅片的尺寸和工艺约束ღ✿,来安排电路元件的位置ღ✿。例如猫咪vip破解版1.1.2ღ✿,设计者可能需要将高速或者热敏感的电路部分放在芯片的中心位置ღ✿,以便获得更好的性能和热分布ღ✿。
在布局规划的过程中ღ✿,同样要紧密结合晶圆厂的资料来酷游九州(中国)官方网站ღ✿。例如ღ✿,晶圆厂提供的PDK(Process Design Kitღ✿,工艺设计套件)ღ✿。
PDK包含了工艺相关的各种参数和模型ღ✿,比如晶体管尺寸ღ✿、层间距ღ✿、金属氧化层厚度等ღ✿,就连线宽ღ✿、线距等设计规则都与之相关猫咪vip破解版1.1.2ღ✿。如果脱离PDKღ✿,你设计的东西ღ✿,人家根本生产不了ღ✿,就是白搭ღ✿。
前面说了ღ✿,时钟信号在数字芯片中起到了全局指挥的作用ღ✿。我们在布放时钟线的时候猫咪vip破解版1.1.2ღ✿,需要对称式地连接到各个寄存器单元ღ✿,从而使时钟从同一个时钟源到达各个寄存器时ღ✿,时钟延迟差异最小ღ✿。(
这里的布线(Routing)ღ✿,就是普通信号布线了ღ✿,包括各种标准单元(基本逻辑门电路)之间的走线ღ✿。
在满足工艺规则和布线层数限制ღ✿、线宽ღ✿、线间距限制和各线网可靠绝缘的电性能约束条件下ღ✿,需要对信号线进行合理规划ღ✿,将各单元和I/O pad(输入/输出焊盘管脚)连接起来ღ✿。
设计者需要根据信号的频率和时序要求ღ✿,以及工艺的布线规则ღ✿,来安排信号线的路径和层次ღ✿。例如ღ✿,设计者可能需要使用多层金属线来实现复杂的信号交叉ღ✿,或者使用特殊的布线技术来降低信号的传播延迟ღ✿。
图中ღ✿,我们可以清晰地看到蓝ღ✿、红ღ✿、绿ღ✿、黄等不同色彩的区域ღ✿,这些色彩区域分别对应着不同的光掩模版(后面会说ღ✿,芯片制造篇也提到过)ღ✿。
导线本身的电阻酷游九州(中国)官方网站ღ✿、相邻导线间的互感及耦合电容等因素(寄生参数)ღ✿,会在芯片内部引发信号噪声ღ✿、串扰和反射等问题ღ✿,导致
在电路的每个单元位置和各项参数都已确定的情况下ღ✿,需要再次进行静态时序分析ღ✿,以确保结果的准确性ღ✿。
它是在物理布局完成后进行ღ✿,通过注入实际物理参数(如延时ღ✿、寄生效应)ღ✿,验证芯片在真实工艺条件下的时序ღ✿、功耗及信号完整性ღ✿,确保设计可制造且可靠
时序验证前面说过酷游九州(中国)官方网站ღ✿,是检查建立时间(Setup Time)ღ✿、保持时间(Hold Time)是否满足ღ✿,避免信号竞争ღ✿、毛刺等问题ღ✿。
LVS(Layout vs. Schematic)ღ✿:版图对原理图一致性检查ღ✿,就是版图与逻辑综合后的门级电路图的对比验证ღ✿。
DRC(Design Rule Checking)ღ✿:版图设计规则检查ღ✿,检查连线间距ღ✿,连线宽度等是否满足工艺要求ღ✿。规则通常都由晶圆厂提供ღ✿,确保设计在制造过程中不会出现物理上的问题ღ✿,例如短路ღ✿、开路ღ✿、间距不足等ღ✿。
ERC(Electrical Rue Checking)ღ✿:电气规则检查ღ✿,检查短路和开路等电气规则违例ღ✿。
功耗分析是确保芯片性能(Performance)酷游九州(中国)官方网站ღ✿、功耗(Power)和面积(Area)(简称PPA)平衡的核心环节ღ✿。
它其实贯穿于芯片设计的整个流程ღ✿,在前面我们也有提到相关流程ღ✿。它的两大任务是分析IR drop(电压降)和EM(电迁移)ღ✿,防止因此导致的芯片失效ღ✿。
也就是局部修改单元位置或布线ღ✿,解决STA或后仿真发现的违例问题ღ✿。通过工程变更ღ✿,可以避免重新设计ღ✿。
对于目前越来越复杂的工艺ღ✿,实现签核收敛(即所有检查均通过)变得越来越困难ღ✿。这主要是因为多种物理效应(如工艺偏差OCVღ✿、信号完整性SIღ✿、电源完整性PIღ✿、热效应等)之间存在复杂的相互作用ღ✿。
因此ღ✿,签核工具需要具备更精确的建模能力ღ✿、更全面的分析功能ღ✿,并且常常需要AI的辅助来加速分析和收敛过程ღ✿。
以上ღ✿,就是后端设计的主要流程ღ✿。在实际项目中ღ✿,其实还包括了附加流程ღ✿,例如填充单元插入ღ✿,以及随着制造工艺不断演进产生的DFM(可制造性设计)等ღ✿。大家有兴趣可以另外研究ღ✿。
因为在上世纪七八十年代ღ✿,芯片的设计数据都是写到磁带或者胶片里传给工厂ღ✿。设计团队将数据写入磁带ღ✿,叫Tape inღ✿。工厂读取磁带的数据ღ✿,叫Tape outღ✿。随着时间的推移ღ✿,磁带早已不用了ღ✿,但是这个叫法一直沿用了下来ღ✿。
Ⅱ版图文件ღ✿,对涂有光刻胶的空白掩膜版进行非接触式曝光ღ✿。这个步骤将照射掩膜版上预先设定的图形区域ღ✿,引发光刻胶的光化学反应ღ✿。
3ღ✿、采用铬刻蚀液进行湿法刻蚀ღ✿,将暴露的铬层刻蚀掉ღ✿,以形成透光区域ღ✿。同时ღ✿,受光刻胶保护的部分铬层则得以保留ღ✿,从而形成不透光区域ღ✿。
如果成功ღ✿,那就congratulationsღ✿!如果失败ღ✿,就要评估能不能降级使用猫咪vip破解版1.1.2ღ✿。如果不能ღ✿,那就要么砸钱重来ღ✿,要么宣告放弃ღ✿!