一個芯片從構想到完成電路設計的過程是怎樣的？（多圖）

2016-11-03 by:CAE仿真在線來源:互聯網

如果只是科普/大流程的話, 從199X年硅片的制作流程就沒怎么變過, 唯一對芯片設計造成比較大的影響的是隨著MOS管變小增加的Design Rule

我來簡單的說一下模擬電路和數字電路設計/制作方面的差別吧:

首先明確一點: 所有的ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 也即應用芯片, 都是有一個Design的目的, 如果是在工廠里就是乙方提的要求; 在PhD生涯里就是老板布置的活...

要成功通關, 待我細細道來:

小怪. 數字電路電路圖
推薦武器: Verilog

數字電路一般用Verilog寫, 主要是因為方便(我才不告訴你我手動壘Standard Cell呢) . 比如說CPU級別的芯片, 動輒上億的MOS管, 就算一秒畫一個, 不計連線時間, 你得畫38個月.

小怪: 數字電路仿真
推薦武器:VCS, MMSIM

寫完了Verilog, 就要跑數字仿真了. 一般會用到Synopsys 的VCS或者Mentor Graphics的MMSIM之類的.
這個仿真非常快, 因為每一個MOS管都被看成是開關, 然后加上一些非常粗糙的模擬出來的延遲時間. 目的是看你寫出來的玩意能不能正常工作.

小怪. 模擬電路電路圖
推薦武器: Cadence (允許準確擊打), SPICE(自由度高, 可長可短)等

這個就比較復雜了. 因為模擬電路的自由度非常高! 比方說, 一個MOS管在數字電路條件下就是一個開關, 但是在模擬電路里面, 根據柵極電壓和電路結構不一樣, 分分鐘完成開路-大電阻-放大器-電流源-導通各種功能.
所以呢, 模擬電路基本就得手畫了.

小怪.模擬電路仿真
推薦武器: Spectre(精度最高), HSPICE, PSpice, HFSS等
最好跟打小怪.模擬電路電路圖小怪用一樣的武器.

模擬電路的仿真包括但不限于: 調節分壓, 仿真, 模擬工作點等... 而且千萬記住! 設計過程中, 精細(Swing <= 100 mV)的模擬電路要做噪聲分析! 不然各種地方的噪音分分鐘教你做人...

好, 現在假設我們有電路圖啦~

數字電路的電路圖長這樣:

模擬電路的電路圖長這樣:

下一步, 就是要把這些東西變成實實在在的電路:

小Boss.綜合電路:
推薦武器: Design Compiler (DC)

數字電路需要用到Design Compiler, Synopsys公司出的大殺器, 一招把Verilog轉成Verilog !
這一步叫做Synthesis (綜合).
綜合出來的電路也是Verilog格式, 但是長這樣: