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文檔簡介

第一章

集成電路(IC)設計及集成電路CAD工具應用概述第一章

集成電路(IC)設計及集成電路CAD工具應用概述1第三節(jié)

集成電路CAD概述第三節(jié)

集成電路CAD概述21.1.1計算機輔助技術

術語薈萃CAX(ComputerAidedX)計算機輔助技術CAD(ComputerAidedDesign)計算機輔助設計CAM(ComputerAidedManufacturing)計算機輔助制造1.1.1計算機輔助技術術語薈萃3CAPP計算機輔助工藝規(guī)劃(ComputerAidedProcessProgramming)

CIMS計算機集成制造系統(tǒng)(ComputerAidedManufacturingSystem)CAE計算機輔助工程(ComputerAidedEngineerring)CAT計算機輔助測試

(ComputerAidedTest)CAPP計算機輔助工藝規(guī)劃41.3.2EDA工具的

發(fā)展與現狀集成電路最重要的生產過程包括1.開發(fā)EDA(電子設計自動化)工具2.利用EDA進行集成電路設計;3.根據設計結果在硅圓片上加工芯片;1.3.2EDA工具的

發(fā)展與現狀集成電路最重要的生產過程54.對加工完畢的芯片進行測試;5.對芯片進行封裝;最后經應用開發(fā)將其裝備到整機系統(tǒng)上與最終消費者見面。4.對加工完畢的芯片進行測試;6

第一代用于IC設計的CAD工具出現于20世紀60年代末70年代初,只能用于芯片的版圖設計及版圖設計規(guī)則檢查,尚不能提供電器規(guī)則檢查以保證所設計的版圖滿足電路性能的要求。第一代用于IC設計的CAD工具出現于20世紀60年代末70720世紀80年代,工作站(Workstation)推出,一些CAD公司推出了第二代CAD系統(tǒng)。這些軟件不僅具有圖形處理能力,而且還有原理圖輸入和模擬能力。隨著pc機的普及,這種ICCAD開發(fā)工具又很快進入到個人計算機領域。20世紀80年代,工作站(Workstation)推出,一些8第三代,稱之為電子設計自動化(EDA:Electronic-SystemDesignAutomation)系統(tǒng)。目前,設計工具已從CAD技術發(fā)展到了EDA技術.第三代,稱之為電子設計自動化(EDA:Electronic-9EDA即電子設計自動化,EDA技術的發(fā)展是以計算機科學、微電子技術的發(fā)展為基礎,并匯集了計算機圖形學、拓撲學和計算數學等眾多學科的最新成果發(fā)展起來的。EDA即電子設計自動化,EDA技術的發(fā)展是以計算機科學、微電10主要標志是系統(tǒng)及設計工具的推出(包括目前已廣泛流行的硬件描述語言VHDL和Verilog機器模擬器)和邏輯設計工具的廣泛應用。主要標志是系統(tǒng)及設計工具的推出(包括目前已廣泛流行的硬件描述11這些EDA系統(tǒng)功能覆蓋了電子產品的設計全過程,從系統(tǒng)描述輸入、綜合、模擬、布圖、驗證、到測試都有各種各樣的CAD工具,系統(tǒng)的設計能力已經達到每個芯片幾十萬到上百萬門。在現代電子設計中,EDA技術已經成為一種普遍的工具,對設計者而言,熟練的掌握EDA技術,可以大大提高工作效率。這些EDA系統(tǒng)功能覆蓋了電子產品的設計全過程,從系統(tǒng)描述輸入12近年來,EDA設計工具根據市場需求迅速發(fā)展,出現了專門的EDA工具供應商,目前,EDA主要市場份額為美國的Cadence、Synopsys和Mentor等少數企業(yè)所壟斷,中國華大集成電路設計中心是國內唯一一家EDA開發(fā)和產品供應商。近年來,EDA設計工具根據市場需求迅速發(fā)展,出現了專門的ED13EDA設計條件1)硬件:高性能的計算機,包括工作站(WorkingStation),應用的操作系統(tǒng)是UNIX,還有高性能的PC機,應用的操作系統(tǒng)有兩種,Linux和Windows。EDA設計條件1)硬件:高性能的計算機,包括工作站(Work14工作站誕生于20世紀80年代品種:SUN,IBM,DEC,HP,SGI等公司的產品工作站152)軟件

工作站EDA軟件,微機EDA軟件。

2)軟件163)IC設計工程師

了解電路基礎知識。至少掌握一門硬件語言,熟悉工具使用,對所作的項目有一個全面的了解。

3)IC設計工程師171.3.3目前應用廣泛的EDA工具1、CadenceEDA軟件2、SynopsysEDA軟件3、MentorEDA4、ZeniEDA軟件1.3.3目前應用廣泛的EDA工具1、CadenceED18安裝在工作站上的軟件EDA工具仍以工作站作為主要安裝平臺,盡管微機非常普及,但是由于多種原因,安裝在工作站上的軟件普遍功能較全。安裝在工作站上的軟件EDA工具仍以工作站作為主要191、CadenceEDA軟件Cadence公司成立于1987年,是世界EDA業(yè)界的著名公司之一。

1、CadenceEDA軟件Cadence公司成立于19820Cadence是一個大型的EDA軟件,包括了ASIC設計整個流程所需的工具。Cadence是一個大型的EDA軟件,包括了A21電路圖設計工具Composer數字仿真工具Verilog-xl布局布線工具SiliconEnsemble電路圖設計工具Composer22電路模擬工具AnalogArtist版圖設計工具VirtuosoLayoutEditor版圖驗證工具Dracula

電路模擬工具AnalogArtist23Cadence的綜合工具與Synopsys的相比略有遜色,一般工作站上的綜合都是由DC來完成。所以Cadence與Synopsys的結合可以說是EDA設計領域的黃金搭檔。Cadence的綜合工具與Synopsys的相比略有遜色,一24圖1cadence的CIW用戶界面啟動Cadence軟件的命令常用的有icfb,icms等圖1cadence的CIW用戶界面啟動Cadence軟252、SynopsysEDA軟件Synopsys公司在EDA業(yè)界以它的綜合工具而著稱。Synopsys提倡高層設計,使用該公司的綜合工具。2、SynopsysEDA軟件Synopsys公司在EDA263、MentorEDAMentorEDA公司創(chuàng)立于1981年,具有EDA全線產品,包括以下工具:設計圖輸入數字電路設計工具模擬電路分析工具3、MentorEDAMentorEDA公司27數/?;旌想娐贩治龉ぞ哌壿嬀C合工具故障分析模擬工具、PCB設計、ASIC設計與校驗、自動測試矢量生成(ATPG)、系統(tǒng)設計工具、數字信號處理(DSP)工具、FPGA設計工具等。數/模混合電路分析工具284、ZeniEDA軟件

九天(Zeni)系統(tǒng)是熊貓(Panda)系統(tǒng)的改進版。熊貓系統(tǒng)是我國在20世紀80年代后期自主開發(fā)的面向全定制合半定制大規(guī)模集成電路而設計的,具有可支持10萬個元件規(guī)模設計能力的大型集成電路計算機輔助設計系統(tǒng)。4、ZeniEDA軟件九天(Zeni)系統(tǒng)是熊貓(Pan29Viewlogic電路設計工具TannerToolsASIC開發(fā)工具OrCAD綜合電子CAD工具微機軟件

Viewlogic電路設計工具微機軟件30Viewdraw-電路原理圖繪制Viewsim功能模擬,時序仿真Viewgen從網表生成原理圖Viewfault故障仿真器Speedware—VHDL語言設計環(huán)境一般前端電路設計應用較多Viewlogic電路設計工具Viewdraw-電路原理圖繪制Viewlogic電路設計工31TannerToolsASIC開發(fā)工具也能用于邏輯模擬,后端版圖設計是它的強項和重點。主要有以下工具:全定制版圖編輯工具:L-Edit,其中有SPP標準單元布局布線,DRC設計規(guī)則檢查,LPE版圖參數提取,LVS版圖電路驗證。

TannerToolsASIC開發(fā)工具也能用于邏輯模擬,32OrCAD綜合電子CAD工具原理圖設計工具OrCAD/Capture數字/模擬電路仿真工具OrCAD/PspicePCB版圖設計工具OrCAD/layout.

OrCAD綜合電子CAD工具原理圖設計工具OrCAD/Cap33另外仿真工具modelsim面向ASIC的NT版本的綜合工具DCCompiler另外34第四節(jié)習題與討論第四節(jié)習題與討論35集成電路(IntegratedCircuit)是指通過一系列特定的加工工藝,將晶體管、二極管等有元器件和電阻、電容、電感等無源器件,按著一定的電路互連,“集成”在一塊半導體晶片(如硅或砷化鎵)上,封裝在一個外殼內,執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能的一種器件。

1、集成電路的基本概念?集成電路(IntegratedCircuit)1、集成電路362、集成電路CAD的含義,目前發(fā)展階段?

IntegratedCircuit

ComputerAidedDesignEDA2、集成電路CAD的含義,373、寫出英文縮寫的全稱:ICVLSI

IC:IntegratedCircuitVLSI:VeryLargeScaleIntegrationCircuit3、寫出英文縮寫的全稱:381)按器件結構類型:雙極集成電路MOS集成電路BiCMOS集成電路4、述集成電路的幾種主要分類方法1)按器件結構類型:4、述集成電路的幾種主要分類方法39?小規(guī)模集成電路

(SSI:SmallScaleIntegration)?中規(guī)模集成電路

(MSI:MediumScaleIntegration)?大規(guī)模集成電路(LSI:LargeScaleIntegration)?超大規(guī)模集成電路(VLSI:VeryLargeScaleIntegration)?特大規(guī)模集成電路(ULSI:UltraScaleIntegration)?巨大規(guī)模集成電路(GLSI:GiantScaleIntegration)2)按集成度(規(guī)模)分類:?小規(guī)模集成電路(SSI:SmallScale40單片集成電路混合集成電路3)按基片材料分:單片集成電路3)按基片材料分:414)按電路的功能分:數字集成電路模擬集成電路數?;旌霞呻娐?)按電路的功能分:數字集成電路425)按應用領域分:標準通用集成電路專用集成電路5)按應用領域分:標準通用集成電路435、按設計步驟分集成電路設計方法分幾類?都是什么?自頂向下(top-down)自底向上(Bottom-up)

5、按設計步驟分集成電路設計方法分幾類?都是什么?自頂向下(446、試述集成電路設計流程?ASIC的一般設計步驟:①設計輸入:采用草圖或硬件描述語言HDL(HardwareDescriptionLanguage)的方式將電子系統(tǒng)輸入到ASIC設計系統(tǒng)。②功能仿真③邏輯綜合:對于HDL輸入方式,采用邏輯綜合工具建立網表——對邏輯單元和其相互連接的描述。6、試述集成電路設計流程?ASIC的一般設計步驟:45④布局前模擬:監(jiān)查系統(tǒng)功能的正確性。⑤布局:確定功能塊中每個單元的位置。⑥布線:對功能塊之間和單元之間進行布線。⑦參數提取:確定各個連接處的電阻和電容等電學參數值。⑧布局后模擬(后仿真):加入世不拒不嫌增加的各種寄生電學參數之后,再次檢查電子系統(tǒng)能否正常工作。④布局前模擬:監(jiān)查系統(tǒng)功能的正確性。467、集成電路設計方法?1.全定制設計方法(Full-CustumDesignApproach)2.半定制設計方法(Semi-CustomDesignApproach)

7、集成電路設計方法?1.全定制設計方法(Full-Cust478、衡量集成電路發(fā)展水平指標?1、集成規(guī)模(IntegrationScale)2、特征尺寸(FeatureSize)

8、衡量集成電路發(fā)展水平指標?1、集成規(guī)模(Integrat489、摩爾定律芯片上晶體管數目每隔18個月翻一番或每兩三年翻兩番,這一關系稱為摩爾定律(Moore’sLaw)

9、摩爾定律芯片上晶體管數目每隔18個月翻一番或每兩三年翻兩4910、趨勢?高密度高I/O引腳數高系統(tǒng)時鐘頻率低功耗先進封裝

10、趨勢?高密度5011、

設計要素?高素質的工程師完善的EDA工具

高質量的設計庫

11、

設計要素?高素質的工程師5112、半定制設計方法有那幾種?

門陣列(GA:GateArray)法門海(SeaOfGate)法標準單元(SC:StandardCell)法

積木法(BB:BuildingBlock)

可編程邏輯器件(PLD:ProgrammableLogicDevice)設計方法。

12、半定制設計方法有那幾種?門陣列(GA:GateAr5213、標準單元法的特點?等高不等寬

13、標準單元法的特點?等高不等寬5314、列出主要的EDA工具?1、CadenceEDA軟件2、SynopsysEDA軟件

3、MentorEDA軟件4、ZeniEDA軟件14、列出主要的EDA工具?1、CadenceEDA軟件54第一章

集成電路(IC)設計及集成電路CAD工具應用概述第一章

集成電路(IC)設計及集成電路CAD工具應用概述55第三節(jié)

集成電路CAD概述第三節(jié)

集成電路CAD概述561.1.1計算機輔助技術

術語薈萃CAX(ComputerAidedX)計算機輔助技術CAD(ComputerAidedDesign)計算機輔助設計CAM(ComputerAidedManufacturing)計算機輔助制造1.1.1計算機輔助技術術語薈萃57CAPP計算機輔助工藝規(guī)劃(ComputerAidedProcessProgramming)

CIMS計算機集成制造系統(tǒng)(ComputerAidedManufacturingSystem)CAE計算機輔助工程(ComputerAidedEngineerring)CAT計算機輔助測試

(ComputerAidedTest)CAPP計算機輔助工藝規(guī)劃581.3.2EDA工具的

發(fā)展與現狀集成電路最重要的生產過程包括1.開發(fā)EDA(電子設計自動化)工具2.利用EDA進行集成電路設計;3.根據設計結果在硅圓片上加工芯片;1.3.2EDA工具的

發(fā)展與現狀集成電路最重要的生產過程594.對加工完畢的芯片進行測試;5.對芯片進行封裝;最后經應用開發(fā)將其裝備到整機系統(tǒng)上與最終消費者見面。4.對加工完畢的芯片進行測試;60

第一代用于IC設計的CAD工具出現于20世紀60年代末70年代初,只能用于芯片的版圖設計及版圖設計規(guī)則檢查,尚不能提供電器規(guī)則檢查以保證所設計的版圖滿足電路性能的要求。第一代用于IC設計的CAD工具出現于20世紀60年代末706120世紀80年代,工作站(Workstation)推出,一些CAD公司推出了第二代CAD系統(tǒng)。這些軟件不僅具有圖形處理能力,而且還有原理圖輸入和模擬能力。隨著pc機的普及,這種ICCAD開發(fā)工具又很快進入到個人計算機領域。20世紀80年代,工作站(Workstation)推出,一些62第三代,稱之為電子設計自動化(EDA:Electronic-SystemDesignAutomation)系統(tǒng)。目前,設計工具已從CAD技術發(fā)展到了EDA技術.第三代,稱之為電子設計自動化(EDA:Electronic-63EDA即電子設計自動化,EDA技術的發(fā)展是以計算機科學、微電子技術的發(fā)展為基礎,并匯集了計算機圖形學、拓撲學和計算數學等眾多學科的最新成果發(fā)展起來的。EDA即電子設計自動化,EDA技術的發(fā)展是以計算機科學、微電64主要標志是系統(tǒng)及設計工具的推出(包括目前已廣泛流行的硬件描述語言VHDL和Verilog機器模擬器)和邏輯設計工具的廣泛應用。主要標志是系統(tǒng)及設計工具的推出(包括目前已廣泛流行的硬件描述65這些EDA系統(tǒng)功能覆蓋了電子產品的設計全過程,從系統(tǒng)描述輸入、綜合、模擬、布圖、驗證、到測試都有各種各樣的CAD工具,系統(tǒng)的設計能力已經達到每個芯片幾十萬到上百萬門。在現代電子設計中,EDA技術已經成為一種普遍的工具,對設計者而言,熟練的掌握EDA技術,可以大大提高工作效率。這些EDA系統(tǒng)功能覆蓋了電子產品的設計全過程,從系統(tǒng)描述輸入66近年來,EDA設計工具根據市場需求迅速發(fā)展,出現了專門的EDA工具供應商,目前,EDA主要市場份額為美國的Cadence、Synopsys和Mentor等少數企業(yè)所壟斷,中國華大集成電路設計中心是國內唯一一家EDA開發(fā)和產品供應商。近年來,EDA設計工具根據市場需求迅速發(fā)展,出現了專門的ED67EDA設計條件1)硬件:高性能的計算機,包括工作站(WorkingStation),應用的操作系統(tǒng)是UNIX,還有高性能的PC機,應用的操作系統(tǒng)有兩種,Linux和Windows。EDA設計條件1)硬件:高性能的計算機,包括工作站(Work68工作站誕生于20世紀80年代品種:SUN,IBM,DEC,HP,SGI等公司的產品工作站692)軟件

工作站EDA軟件,微機EDA軟件。

2)軟件703)IC設計工程師

了解電路基礎知識。至少掌握一門硬件語言,熟悉工具使用,對所作的項目有一個全面的了解。

3)IC設計工程師711.3.3目前應用廣泛的EDA工具1、CadenceEDA軟件2、SynopsysEDA軟件3、MentorEDA4、ZeniEDA軟件1.3.3目前應用廣泛的EDA工具1、CadenceED72安裝在工作站上的軟件EDA工具仍以工作站作為主要安裝平臺,盡管微機非常普及,但是由于多種原因,安裝在工作站上的軟件普遍功能較全。安裝在工作站上的軟件EDA工具仍以工作站作為主要731、CadenceEDA軟件Cadence公司成立于1987年,是世界EDA業(yè)界的著名公司之一。

1、CadenceEDA軟件Cadence公司成立于19874Cadence是一個大型的EDA軟件,包括了ASIC設計整個流程所需的工具。Cadence是一個大型的EDA軟件,包括了A75電路圖設計工具Composer數字仿真工具Verilog-xl布局布線工具SiliconEnsemble電路圖設計工具Composer76電路模擬工具AnalogArtist版圖設計工具VirtuosoLayoutEditor版圖驗證工具Dracula

電路模擬工具AnalogArtist77Cadence的綜合工具與Synopsys的相比略有遜色,一般工作站上的綜合都是由DC來完成。所以Cadence與Synopsys的結合可以說是EDA設計領域的黃金搭檔。Cadence的綜合工具與Synopsys的相比略有遜色,一78圖1cadence的CIW用戶界面啟動Cadence軟件的命令常用的有icfb,icms等圖1cadence的CIW用戶界面啟動Cadence軟792、SynopsysEDA軟件Synopsys公司在EDA業(yè)界以它的綜合工具而著稱。Synopsys提倡高層設計,使用該公司的綜合工具。2、SynopsysEDA軟件Synopsys公司在EDA803、MentorEDAMentorEDA公司創(chuàng)立于1981年,具有EDA全線產品,包括以下工具:設計圖輸入數字電路設計工具模擬電路分析工具3、MentorEDAMentorEDA公司81數/?;旌想娐贩治龉ぞ哌壿嬀C合工具故障分析模擬工具、PCB設計、ASIC設計與校驗、自動測試矢量生成(ATPG)、系統(tǒng)設計工具、數字信號處理(DSP)工具、FPGA設計工具等。數/?;旌想娐贩治龉ぞ?24、ZeniEDA軟件

九天(Zeni)系統(tǒng)是熊貓(Panda)系統(tǒng)的改進版。熊貓系統(tǒng)是我國在20世紀80年代后期自主開發(fā)的面向全定制合半定制大規(guī)模集成電路而設計的,具有可支持10萬個元件規(guī)模設計能力的大型集成電路計算機輔助設計系統(tǒng)。4、ZeniEDA軟件九天(Zeni)系統(tǒng)是熊貓(Pan83Viewlogic電路設計工具TannerToolsASIC開發(fā)工具OrCAD綜合電子CAD工具微機軟件

Viewlogic電路設計工具微機軟件84Viewdraw-電路原理圖繪制Viewsim功能模擬,時序仿真Viewgen從網表生成原理圖Viewfault故障仿真器Speedware—VHDL語言設計環(huán)境一般前端電路設計應用較多Viewlogic電路設計工具Viewdraw-電路原理圖繪制Viewlogic電路設計工85TannerToolsASIC開發(fā)工具也能用于邏輯模擬,后端版圖設計是它的強項和重點。主要有以下工具:全定制版圖編輯工具:L-Edit,其中有SPP標準單元布局布線,DRC設計規(guī)則檢查,LPE版圖參數提取,LVS版圖電路驗證。

TannerToolsASIC開發(fā)工具也能用于邏輯模擬,86OrCAD綜合電子CAD工具原理圖設計工具OrCAD/Capture數字/模擬電路仿真工具OrCAD/PspicePCB版圖設計工具OrCAD/layout.

OrCAD綜合電子CAD工具原理圖設計工具OrCAD/Cap87另外仿真工具modelsim面向ASIC的NT版本的綜合工具DCCompiler另外88第四節(jié)習題與討論第四節(jié)習題與討論89集成電路(IntegratedCircuit)是指通過一系列特定的加工工藝,將晶體管、二極管等有元器件和電阻、電容、電感等無源器件,按著一定的電路互連,“集成”在一塊半導體晶片(如硅或砷化鎵)上,封裝在一個外殼內,執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能的一種器件。

1、集成電路的基本概念?集成電路(IntegratedCircuit)1、集成電路902、集成電路CAD的含義,目前發(fā)展階段?

IntegratedCircuit

ComputerAidedDesignEDA2、集成電路CAD的含義,913、寫出英文縮寫的全稱:ICVLSI

IC:IntegratedCircuitVLSI:VeryLargeScaleIntegrationCircuit3、寫出英文縮寫的全稱:921)按器件結構類型:雙極集成電路MOS集成電路BiCMOS集成電路4、述集成電路的幾種主要分類方法1)按器件結構類型:4、述集成電路的幾種主要分類方法93?小規(guī)模集成電路

(SSI:SmallScaleIntegration)?中規(guī)模集成電路

(MSI:MediumScaleIntegration)?大規(guī)模集成電路(LSI:LargeScaleIntegration)?超大規(guī)模集成電路(VLSI:VeryLargeScaleIntegration)?特大規(guī)模集成電路(ULSI:UltraScaleIntegration)?巨大規(guī)模集成電路(GLSI:GiantScaleIntegration)2)按集成度(規(guī)模)分類:?小規(guī)模集成電路(SSI:SmallScale94單片集成電路混合集成電路3)按基片材料分:單片集成電路3)按基片材料分:954)按電路的功能分:數字集成電路模擬集成電路數模混合集成電路4)按電路的功能分:數字集成電路965)按應用領域分:標準通用集成電路專用集成電路5)按應用領域分:標準通用集成電路975、按設計步驟分集成電路設計方法分幾類?都是什么?自頂向下(top-down)自底向上(Bottom-

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