淺析集成電路反向分析.doc

淺析集成電路反向分析新人第一次發(fā)帖，不知道各位專利代理人對(duì)集成電路方面的專利是否了解。樓主來自一個(gè)集成電路反向分析公司，目前從事專利方面的工作。下面是以下關(guān)于今后我將為大家?guī)砑呻娐穼＠治龅囊恍┙忉尯图夹g(shù)。希望對(duì)各位看官有些幫助。多年來一直有行業(yè)內(nèi)外人士提出反向分析到底是什么？利用反向分析如何為專利分析服務(wù)？甚至有反向分析是否合法的疑問。那么從今天起，將定期推送文章，為您揭開反向分析的神秘面紗。一.反向分析與正向設(shè)計(jì)芯片反向分析（reverseengineering, RE）也稱反向設(shè)計(jì)或反向工程，之所以稱為“反向分析”是相對(duì)于“正向設(shè)計(jì)”而言的。正向設(shè)計(jì)采用自頂向下（top down）的設(shè)計(jì)方法，即從設(shè)計(jì)思想出發(fā)，通過電路或邏輯設(shè)計(jì)得到芯片網(wǎng)表，最后設(shè)計(jì)完成用于生產(chǎn)的版圖。與之相反，反向分析采用自底向上（bottom up）的設(shè)計(jì)方法，從參考芯片（有時(shí)也稱為“原芯片”）的圖像開始，通過電路提取得到芯片網(wǎng)表或電路圖，然后再對(duì)電路進(jìn)行層次整理和分析，進(jìn)而獲取參考芯片的設(shè)計(jì)思想。正向設(shè)計(jì)和反向分析的難點(diǎn)是不同的，正向設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于設(shè)計(jì)思想的構(gòu)思，而反向分析的難點(diǎn)則在于設(shè)計(jì)思想的獲取。實(shí)際上正向設(shè)計(jì)是一種設(shè)計(jì)方法，通過正向設(shè)計(jì)可以把設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變成芯片實(shí)物。而反向分析則是以學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)技巧、提高設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、配合和完善正向設(shè)計(jì)為目的，因此，嚴(yán)格來講反向分析并不是一種設(shè)計(jì)方法，而是促進(jìn)和完善正向設(shè)計(jì)的一種工具和手段，是正向設(shè)計(jì)有益的必要的補(bǔ)充。二.反向分析流程反向分析主要應(yīng)用于集成電路技術(shù)分析、專利分析、芯片仿制等不同的方面，不同的應(yīng)用有著不同的設(shè)計(jì)流程。芯片仿制是利用反向技術(shù)完成一個(gè)完整的芯片設(shè)計(jì)，其流程最為完整，為了讓讀者更加全面地了解反向分析流程，下面就以芯片仿制為例詳細(xì)介紹一下反向分析流程。下圖是芯片仿制流程，包括芯片前處理、網(wǎng)表提取、電路整理分析、版圖設(shè)計(jì)和流片生產(chǎn)等環(huán)節(jié)。芯片前處理是反向分析的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，它包括封裝去除、管芯解剖、圖像采集和圖像處理等步驟，通過前處理可以得到包含參考芯片所有版圖信息的芯片圖像數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)表提取是基于芯片圖像進(jìn)行單元、互連線等各種版圖元素的識(shí)別，并得到芯片網(wǎng)表的過程。提取得到的芯片網(wǎng)表通常包含一系列模擬器件和基本數(shù)字單元，以及這些器件和單元端口的連接關(guān)系信息。網(wǎng)表通常是以文本文件的形式描述，也可以轉(zhuǎn)換為圖形化的平面電路圖形式。對(duì)于提取得到的網(wǎng)表（或平面電路圖），還需要進(jìn)行電路整理分析，在保證電路連接關(guān)系不變的前提下將其轉(zhuǎn)化為層次化電路圖，還原其原始的設(shè)計(jì)架構(gòu)和功能模塊，這樣就可以了解參考芯片的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)技巧和設(shè)計(jì)特點(diǎn)。電路整理后還需要進(jìn)行電路或邏輯仿真，通過仿真可以驗(yàn)證網(wǎng)表提取的正確性，也可以修正由于工藝移植帶來的器件參數(shù)值的偏差。版圖設(shè)計(jì)是參照?qǐng)D像背景，按照目標(biāo)工藝的設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行版圖繪制的過程。它是芯片仿制中重要而獨(dú)特的一個(gè)環(huán)節(jié)。版圖繪制完成后，還需要同網(wǎng)表進(jìn)行LVS驗(yàn)證，以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)表提取或版圖繪制中的錯(cuò)誤，從而提高芯片仿制的成功率。版圖設(shè)計(jì)結(jié)束后，還需要對(duì)版圖進(jìn)行后仿真，以驗(yàn)證和優(yōu)化版圖移植后的時(shí)序和功耗等性能。以上工作都完成后，就進(jìn)入到芯片制造環(huán)節(jié)。這個(gè)環(huán)節(jié)包括掩膜版制作、流片生產(chǎn)、芯片封裝和芯片測試等。三.正反向相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法正向設(shè)計(jì)和反向分析并不是相互對(duì)立的，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，這兩種方法經(jīng)常結(jié)合使用，只不過使用時(shí)會(huì)有所偏重。當(dāng)設(shè)計(jì)思路明確、設(shè)計(jì)技巧積累充分時(shí)，會(huì)以正向設(shè)計(jì)為主，反向分析為輔。此時(shí)，反向分析起到糾正設(shè)計(jì)思路誤差、彌補(bǔ)設(shè)計(jì)缺陷的作用。在產(chǎn)品規(guī)劃階段，反向分析對(duì)確定設(shè)計(jì)目標(biāo)、選擇設(shè)計(jì)工藝、合理估算成本等方面起到參考作用；在設(shè)計(jì)初期，反向分析可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)思路的合理性和完善性；而在設(shè)計(jì)過程中遇到難點(diǎn)時(shí)，反向分析可幫助尋求解決問題的線索。當(dāng)技術(shù)不夠成熟、整體設(shè)計(jì)思路不完善時(shí)，只能采取以反向分析為主的方式，此時(shí)正向設(shè)計(jì)可以優(yōu)化產(chǎn)品性能和規(guī)避侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。在電路設(shè)計(jì)方面，可以對(duì)反向提取得到的電路加以修改和優(yōu)化（例如添加部分電路模塊或替換部分電路模塊），用以規(guī)避專利侵權(quán)和提升產(chǎn)品某些性能，進(jìn)而形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。在版圖設(shè)計(jì)方面，可以在反向提取得到的電路的基礎(chǔ)上，采用手工繪制或者自動(dòng)布局布線的方法重新設(shè)計(jì)版圖，從而形成與原芯片版圖不同的新產(chǎn)品。采用這種方式可有效地屏蔽布圖設(shè)計(jì)侵權(quán)問題，適合難以理解的協(xié)議類或算法類芯片的設(shè)計(jì)。正反向相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，在國內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)能力普遍落后的情況下，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。首先，在設(shè)計(jì)技術(shù)上，國內(nèi)設(shè)計(jì)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。因此，要完全依靠自己的力量，獨(dú)立地開發(fā)出全新的并在國際市場上有競爭力的產(chǎn)品，是非常困難的。其次，國內(nèi)高水平的集成電路設(shè)計(jì)人才奇缺，難以設(shè)計(jì)出一流的芯片產(chǎn)品。再次，國內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)在進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)時(shí)面臨的普遍問題是資金不足，而集成電路行業(yè)是一個(gè)高投入、高風(fēng)險(xiǎn)、高收益的行業(yè)，沒有足夠的資金投入，很難保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量和成功率。最后，在開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)上，由于缺乏技術(shù)積累和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)在進(jìn)行芯片產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)，往往要承擔(dān)很高的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。通過以上分析可以看出，由于國內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)自身的局限性和行業(yè)本身的特點(diǎn)，要獨(dú)立自主、借鑒吸收、跳躍式地開發(fā)集成電路產(chǎn)品就必須走“學(xué)習(xí)、吸收、再創(chuàng)新”的路子。這就要求通過反向分析技術(shù)，學(xué)習(xí)和參考國外先進(jìn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技巧，來快速、高效地趕上國外的集成電路設(shè)計(jì)水平；同時(shí)通過正向設(shè)計(jì)，創(chuàng)造有競爭力的產(chǎn)品，來贏得市場和利潤。依照國內(nèi)外的相關(guān)法律，企業(yè)完全可以通過反向分析合法地獲取設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技巧。事實(shí)證明，通過正反向相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法來發(fā)展國內(nèi)的集成電路行業(yè)是可行的，也是必須的。國內(nèi)很多集成電路設(shè)計(jì)公司都是通過這種方式起步并發(fā)展壯大的。所謂芯片反向設(shè)計(jì)，簡單而言，就是通過對(duì)芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片技術(shù)原理、設(shè)計(jì)思路、工藝制造、結(jié)構(gòu)機(jī)制等方面的深入洞悉，可用來驗(yàn)證設(shè)計(jì)框架或者分析信息流在技術(shù)上的問題，也可以助力新的芯片設(shè)計(jì)或者產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。我們通過與知名芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的合作，長期致力于為設(shè)計(jì)公司完成產(chǎn)品定位、競爭性研究分析、版權(quán)保護(hù)、學(xué)習(xí)參考先進(jìn)設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)技巧提供技術(shù)支持與服務(wù)。我們對(duì)芯片反向設(shè)計(jì)有自己獨(dú)特的技術(shù)手法和實(shí)戰(zhàn)技巧，快速準(zhǔn)確的電路反向提取和高效的電路整理與分析，能夠?yàn)榭蛻籼峁┳灾鲃?chuàng)新平臺(tái)，從而縮短學(xué)習(xí)曲線，加快自有技術(shù)水平的提高。我們的芯片反向設(shè)計(jì)服務(wù)包括網(wǎng)表/電路圖反向提取、電路層次化整理、邏輯功能分析、版圖提取與設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查調(diào)整、邏輯版圖驗(yàn)證、單元庫替換以及工藝尺寸的縮放等方面。通過這些逆向分析手段，我們可以幫助客戶了解其他產(chǎn)品的設(shè)計(jì),用于項(xiàng)目可行性研究、打開思路、尋找問題、成本核算等，比如：在進(jìn)入新領(lǐng)域之前，評(píng)估、驗(yàn)證自己技術(shù)方案和設(shè)計(jì)思路的可行性；通過對(duì)市場上成熟產(chǎn)品的研究，協(xié)助解決關(guān)鍵性的技術(shù)問題；利用已有產(chǎn)品的市場資源，降低進(jìn)入壁壘，實(shí)現(xiàn)更好的產(chǎn)品兼容性等等。網(wǎng)表/電路圖反向提取在芯片反向設(shè)計(jì)中，網(wǎng)表/電路圖的提取是個(gè)很大的課題，網(wǎng)表提取的質(zhì)量和速度直接影響后續(xù)整理、仿真、LVS等方方面面的工作。我們在總結(jié)眾多成功案例的基礎(chǔ)上，依托自主研發(fā)的軟件應(yīng)用，可準(zhǔn)確、快速、高質(zhì)量地進(jìn)行網(wǎng)表/電路圖的提取。邏輯功能分析網(wǎng)表提取結(jié)束后，往往需要進(jìn)行電路的整理工作，把一個(gè)打平（flatten）的電路進(jìn)行層次化（hiberarchy）整理，形成一個(gè)電路的層次化結(jié)構(gòu)，以便理解設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思路和技巧，同時(shí)還能達(dá)到查找網(wǎng)表錯(cuò)誤的目的。版圖設(shè)計(jì)版圖設(shè)