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, cadence等EDA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 到 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:
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。
逻辑设计:将 RTL 转化为门级网络表,确保逻辑一致性。
物理设计(后端设计):从布局布线到生成最终的 GDSII 文件。
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 或 VHDL 编写代码,主要工具包括 Xilinx Vivado、Questasim。
功能验证:验证代码的功能是否符合规格,常用工具有 Synopsys VCS、Cadence Incisive。
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 Compiler、Cadence Genus。
输出:门级网络表。
目的:验证 RTL 和门级网络表逻辑的一致性。
工具:Synopsys Formality、Cadence Conformal。
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 Innovus、Synopsys IC Compiler。
输出:完成后的物理布局。
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 Virtuoso、Synopsys Hercules。
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。
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。
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。
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 或 180nm)。
RTL 到 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。
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