高清视频:芯片设计全流程BASIC TUTORIAL
2024-11-25 14:48:48

我们在11月份发布的SSD控制器和ASIC设计到封装全过程视频介绍里面提供的视频使工程师可以了解到通用的ASIC从设计一直到封装成芯片的全过程。

这两天国内IC业界公众号又来刷屏:200多家中国芯片将被美国拉入黑名单,这里面也包括禁止提供synopsys, cadenceEDA软件公司继续对于这些公司提供销售和支持服务,国内的EDA公司看来要加油了。很多不是从事IC设计的朋友可能对于EDA软件,或者说对于一颗芯片在流片(tape-out)之前的设计过程不是很清楚,或者经常看到招聘要求说要前端设计和后端设计。

我们下面的今天的视频,是一名老印工程师针对芯片设计全流程的一个BASIC TUTORIAL介绍了这个过程中很多技术原理和术语,希望对于了解这方面的朋友有帮助。

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该视频介绍了从 RTL(寄存器传输级)到 GDSII(用于制造的图形数据流格式)的集成电路(IC)设计流程,并分解为多个步骤,详细描述了每个步骤的作用、使用的工具以及流程中的逻辑关系。以下是详细总结:

流程概述

RTL GDSII 流程涵盖了从设计规格到物理芯片布局的完整路径,可分为三个主要部分:

  1. RTL 设计(前端设计):从客户需求出发,编写 RTL 代码并进行功能验证。

  2. 逻辑设计:将 RTL 转化为门级网络表,确保逻辑一致性。

  3. 物理设计(后端设计):从布局布线到生成最终的 GDSII 文件。

此外,流程被划分为前端设计(不涉及技术特定性)和后端设计(技术相关),使得工程师可以更清晰地理解设计的层次和重点。

流程步骤与工具

1. 设计规格与 RTL 设计

  • 输入:客户提供 IC 的设计规格,定义功能需求。

  • RTL 开发:使用 Verilog VHDL 编写代码,主要工具包括 Xilinx VivadoQuestasim

  • 功能验证:验证代码的功能是否符合规格,常用工具有 Synopsys VCSCadence Incisive

2. 逻辑综合
  • 过程:将功能验证后的 RTL 代码转化为门级网络表(Gates Level Netlist),实现从行为描述到实际逻辑电路的映射。

  • 工具Synopsys Design CompilerCadence Genus

  • 输出:门级网络表。

3. 逻辑等效性检查(LEC
  • 目的:验证 RTL 和门级网络表逻辑的一致性。

  • 工具Synopsys FormalityCadence Conformal

4. 布局布线(PNR
  • 过程

    • 布局:放置门级组件。

    • 布线:为组件之间建立物理连接。

  • 工具Cadence InnovusSynopsys IC Compiler

  • 输出:完成后的物理布局。

5. 物理验证
  • 检查内容

    • DRC(设计规则检查):确保设计符合制造工艺规则。

    • LVS(版图与电路一致性检查):确认版图与逻辑一致。

    • ERC(电气规则检查):验证电气特性。

  • 工具Cadence VirtuosoSynopsys Hercules

6. 生成 GDSII 文件
  • 目的:将设计转化为 GDSII 格式文件,作为最终的制造数据。

  • 交付:将文件发送给代工厂进行芯片制造。

流程特点与关键节点
  1. 高度依赖工具链:流程中大量使用电子设计自动化(EDA)工具,从前端设计到后端实现,工具选择直接影响效率和结果。

  2. 循环迭代:功能验证和逻辑检查常需多次迭代,确保设计符合需求。

  3. 技术依赖性在后期增加:从逻辑综合开始,技术特定性显著增加,例如制造工艺(如 7nm 180nm)。

RTL  GDSII 设计流程总结

RTL GDSII 是一个系统化、高度自动化的设计流程,涉及前端的逻辑开发与验证,以及后端的物理实现与制造准备。通过分阶段的验证和优化,每一步骤都为下一阶段奠定基础,从而确保最终设计满足功能和制造要求。

引自Team VLSI channel

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