数字IC设计流程——各环节详细介绍

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前言

2023.4.4

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一、确定项目需求

物理实现：制作工艺、裸片面积、封装
性能指标：功耗、速度（时钟频率）
功能指标：功能描述、接口定义
编写设计硬件设计文档（Hardware Design Specification）

二、系统级设计/架构设计

用高级建模语言（matlab、C等）对各个模块进行描述，对方案可行性进行验证

三、RTL代码编写

使用硬件描述语言对电路进行行为描述

四、功能验证/前仿/动态仿真 Pre-layout Simulation

确定RTL代码在功能上是正确，需要输入激励。没有时序信息。
常用的是VCS、NC-verilog、QuestaSim
缺点：时间长，难以覆盖全面

五、逻辑综合 Logic Synthesis

将RTL代码综合成特定工艺库下的网表，满足约束条件（包括时序、面积、功耗的约束）。
门级网表：标准单元的门+连线，层次比RTL要低
三个阶段：转译、优化、映射（非常重要！）

六、形式验证 Formal Verification

目的：验证RTL设计和门级网表在功能上是否一致
Reference Design：标准的、逻辑功能符合要求的设计
Implement Design：修改后、逻辑功能待验证的设计
一般会将其放入两个分别的container，运行verify命令，对其进行验证

应用场景：RTL代码之间、RTL代码和门级网表之间、门级网表修改前后。如逻辑综合后、布局布线后、时钟树综合（主要是对网表进行修改，就需要验证修改之后的和之前的功能是否一致）

1、相比于动态仿真的优点

• 不需要输入测试变量，根据电路结构来判断两个设计在逻辑功能上是否相同
• 速度比较快
• 覆盖率100%
• 纯逻辑上的验证，不要timing和物理信息

2、缺点

• 由于不考虑timing，所以需要和STA配合

七、静态时序分析 STA

对时序进行分析，穷尽所有路径，找到路径上的延迟，看是否满足建立时间、保持时间的要求。

八、可测性设计 DFT

基本思想：通过插入扫描链，增加电路内部节点的可控性和可观测性，以达到提高测试效率的目的。一般在逻辑综合或物理综合后进行扫描电路的插入和优化，布局布线之前。

九、布局布线 Place and Route

先布普通信号线，再进行时钟树综合（Clock Tree Synthesis，CTS）

十、寄生参数提取 Parasitic Extraction

提取版图上内部互连所产生的寄生电容和寄生电阻值，用于后面做STA和后仿

十一、后仿 Post-layout Simulation

也叫做门级仿真，时序仿真。验证网表在逻辑和功能上是否正确，一般使用SDF（标准延时文件）

十二、版图物理验证

DRC：设计规则检查，检查连线间距、线宽是否满足工艺要求，用来保证良率
LVS：版图和逻辑综合之后的网表进行对比验证，确保最后的网表和之前电路结构是一直的
ERC：电气规则检查，检查短路和开路等电气规则违例

十三、流片

生成GDSII文件，交给Foundry

ECO

ECO修改，Engineering Change Order，在设计的最后阶段发现时序或逻辑问题，需要对小范围内进行修改和重新布线，不影响芯片其他部分，其他部分的时序信息也没变。

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测试题

1、前仿和后仿是什么，有什么区别？