一个芯片从构想到完成电路设计的过程是怎样的？（多图）

2016-11-03 by:CAE仿真在线来源:互联网

如果只是科普/大流程的话, 从199X年硅片的制作流程就没怎么变过, 唯一对芯片设计造成比较大的影响的是随着MOS管变小增加的Design Rule

我来简单的说一下模拟电路和数字电路设计/制作方面的差别吧:

首先明确一点: 所有的ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 也即应用芯片, 都是有一个Design的目的, 如果是在工厂里就是乙方提的要求; 在PhD生涯里就是老板布置的活...

要成功通关, 待我细细道来:

小怪. 数字电路电路图
推荐武器: Verilog

数字电路一般用Verilog写, 主要是因为方便(我才不告诉你我手动垒Standard Cell呢) . 比如说CPU级别的芯片, 动辄上亿的MOS管, 就算一秒画一个, 不计连线时间, 你得画38个月.

小怪: 数字电路仿真
推荐武器:VCS, MMSIM

写完了Verilog, 就要跑数字仿真了. 一般会用到Synopsys 的VCS或者Mentor Graphics的MMSIM之类的.
这个仿真非常快, 因为每一个MOS管都被看成是开关, 然后加上一些非常粗糙的模拟出来的延迟时间. 目的是看你写出来的玩意能不能正常工作.

小怪. 模拟电路电路图
推荐武器: Cadence (允许准确击打), SPICE(自由度高, 可长可短)等

这个就比较复杂了. 因为模拟电路的自由度非常高! 比方说, 一个MOS管在数字电路条件下就是一个开关, 但是在模拟电路里面, 根据栅极电压和电路结构不一样, 分分钟完成开路-大电阻-放大器-电流源-导通各种功能.
所以呢, 模拟电路基本就得手画了.

小怪.模拟电路仿真
推荐武器: Spectre(精度最高), HSPICE, PSpice, HFSS等
最好跟打小怪.模拟电路电路图小怪用一样的武器.

模拟电路的仿真包括但不限于: 调节分压, 仿真, 模拟工作点等... 而且千万记住! 设计过程中, 精细(Swing <= 100 mV)的模拟电路要做噪声分析! 不然各种地方的噪音分分钟教你做人...

好, 现在假设我们有电路图啦~

数字电路的电路图长这样:

模拟电路的电路图长这样:

下一步, 就是要把这些东西变成实实在在的电路:

小Boss.综合电路:
推荐武器: Design Compiler (DC)

数字电路需要用到Design Compiler, Synopsys公司出的大杀器, 一招把Verilog转成Verilog !
这一步叫做Synthesis (综合).
综合出来的电路也是Verilog格式, 但是长这样: