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[導讀]芯片設計無疑是芯片制作過程中的重要一步,而芯片設計又可分為前端設計和后端設計,本文將向大家介紹芯片設計中的后端設計部分,希望通過簡短的介紹幫助大家對芯片設計過程有個清晰的認識。

芯片設計之后端設計

1. DFT

Design For Test,可測性設計。芯片內(nèi)部往往都自帶測試電路,DFT的目的就是在設計的時候就考慮將來的測試。DFT的常見方法就是,在設計中插入掃描鏈,將非掃描單元(如寄存器)變?yōu)閽呙鑶卧?。關(guān)于DFT,有些書上有詳細介紹,對照圖片就好理解一點。

DFT工具Synopsys的DFT Compiler

2. 布局規(guī)劃(FloorPlan)

工具為Synopsys的Astro

3. CTS

Clock Tree Synthesis,時鐘樹綜合,簡單點說就是時鐘的布線。由于時鐘信號在數(shù)字芯片的全局指揮作用,它的分布應該是對稱式的連到各個寄存器單元,從而使時鐘從同一個時鐘源到達各個寄存器時,時鐘延遲差異最小。這也是為什么時鐘信號需要單獨布線的原因。

CTS工具,Synopsys的Physical Compiler

4. 布線(Place & Route)

這里的布線就是普通信號布線了,包括各種標準單元(基本邏輯門電路)之間的走線。比如我們平常聽到的0.13um工藝,或者說90nm工藝,實際上就是這里金屬布線可以達到的最小寬度,從微觀上看就是MOS管的溝道長度。

工具Synopsys的Astro

5. 寄生參數(shù)提取

由于導線本身存在的電阻,相鄰導線之間的互感,耦合電容在芯片內(nèi)部會產(chǎn)生信號噪聲,串擾和反射。這些效應會產(chǎn)生信號完整性問題,導致信號電壓波動和變化,如果嚴重就會導致信號失真錯誤。提取寄生參數(shù)進行再次的分析驗證,分析信號完整性問題是非常重要的。

工具Synopsys的Star-RCXT

6. 版圖物理驗證

對完成布線的物理版圖進行功能和時序上的驗證,驗證項目很多,如LVS(Layout Vs Schematic)驗證,簡單說,就是版圖與邏輯綜合后的門級電路圖的對比驗證;DRC(Design Rule Checking):設計規(guī)則檢查,檢查連線間距,連線寬度等是否滿足工藝要求, ERC(Electrical Rule Checking):電氣規(guī)則檢查,檢查短路和開路等電氣規(guī)則違例;等等。

工具為Synopsys的Hercules

實際的后端流程還包括電路功耗分析,以及隨著制造工藝不斷進步產(chǎn)生的DFM(可制造性設計)問題,在此不做過多闡述,有興趣的朋友可自行百度。

物理版圖驗證完成也就是整個芯片設計階段完成,下面的就是芯片制造了。物理版圖以GDS II的文件格式交給芯片代工廠(稱為Foundry)在晶圓硅片上做出實際的電路,再進行封裝和測試,就得到了我們實際看見的芯片。

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