集成电路CAD概述习题

第一章集成电路(IC)设计及集成电路CAD工具应用概述,第三节集成电路CAD概述,1.1.1计算机辅助技术,术语荟萃CAX(ComputerAidedX)计算机辅助技术CAD(ComputerAidedDesign)计算机辅助设计CAM(ComputerAidedManufacturing)计算机辅助制造,CAPP计算机辅助工艺规划(ComputerAidedProcessProgramming)CIMS计算机集成制造系统(ComputerAidedManufacturingSystem)CAE计算机辅助工程(ComputerAidedEngineerring)CAT计算机辅助测试(ComputerAidedTest),1.3.2EDA工具的发展与现状,集成电路最重要的生产过程包括1.开发EDA(电子设计自动化)工具2.利用EDA进行集成电路设计;3.根据设计结果在硅圆片上加工芯片;,4.对加工完毕的芯片进行测试;5.对芯片进行封装;最后经应用开发将其装备到整机系统上与最终消费者见面。,第一代用于IC设计的CAD工具出现于20世纪60年代末70年代初，只能用于芯片的版图设计及版图设计规则检查，尚不能提供电器规则检查以保证所设计的版图满足电路性能的要求。,20世纪80年代，工作站（Workstation）推出，一些CAD公司推出了第二代CAD系统。这些软件不仅具有图形处理能力，而且还有原理图输入和模拟能力。随着pc机的普及，这种ICCAD开发工具又很快进入到个人计算机领域。,第三代，称之为电子设计自动化（EDA:Electronic-SystemDesignAutomation）系统。目前，设计工具已从CAD技术发展到了EDA技术.,EDA即电子设计自动化，EDA技术的发展是以计算机科学、微电子技术的发展为基础，并汇集了计算机图形学、拓扑学和计算数学等众多学科的最新成果发展起来的。,主要标志是系统及设计工具的推出（包括目前已广泛流行的硬件描述语言VHDL和Verilog机器模拟器）和逻辑设计工具的广泛应用。,这些EDA系统功能覆盖了电子产品的设计全过程，从系统描述输入、综合、模拟、布图、验证、到测试都有各种各样的CAD工具，系统的设计能力已经达到每个芯片几十万到上百万门。在现代电子设计中，EDA技术已经成为一种普遍的工具，对设计者而言，熟练的掌握EDA技术，可以大大提高工作效率。,近年来，EDA设计工具根据市场需求迅速发展，出现了专门的EDA工具供应商，目前，EDA主要市场份额为美国的Cadence、Synopsys和Mentor等少数企业所垄断，中国华大集成电路设计中心是国内唯一一家EDA开发和产品供应商。,EDA设计条件,1）硬件：高性能的计算机，包括工作站（WorkingStation），应用的操作系统是UNIX，还有高性能的PC机，应用的操作系统有两种，Linux和Windows。,工作站诞生于20世纪80年代品种:SUN,IBM,DEC,HP,SGI等公司的产品,2)软件工作站EDA软件，微机EDA软件。,3）IC设计工程师了解电路基础知识。至少掌握一门硬件语言，熟悉工具使用，对所作的项目有一个全面的了解。,1.3.3目前应用广泛的EDA工具,1、CadenceEDA软件2、SynopsysEDA软件3、MentorEDA4、ZeniEDA软件,安装在工作站上的软件,EDA工具仍以工作站作为主要安装平台，尽管微机非常普及，但是由于多种原因，安装在工作站上的软件普遍功能较全。,1、CadenceEDA软件,Cadence公司成立于1987年，是世界EDA业界的著名公司之一。,Cadence是一个大型的EDA软件，包括了ASIC设计整个流程所需的工具。,电路图设计工具Composer数字仿真工具Verilog-xl布局布线工具SiliconEnsemble,电路模拟工具AnalogArtist版图设计工具VirtuosoLayoutEditor版图验证工具Dracula,Cadence的综合工具与Synopsys的相比略有逊色，一般工作站上的综合都是由DC来完成。所以Cadence与Synopsys的结合可以说是EDA设计领域的黄金搭档。,图1cadence的CIW用户界面,启动Cadence软件的命令常用的有icfb,icms等,2、SynopsysEDA软件,Synopsys公司在EDA业界以它的综合工具而著称。Synopsys提倡高层设计，使用该公司的综合工具。,3、MentorEDA,MentorEDA公司创立于1981年，具有EDA全线产品，包括以下工具：设计图输入数字电路设计工具模拟电路分析工具,数/模混合电路分析工具逻辑综合工具故障分析模拟工具、PCB设计、ASIC设计与校验、自动测试矢量生成（ATPG）、系统设计工具、数字信号处理（DSP）工具、FPGA设计工具等。,4、ZeniEDA软件,九天（Zeni）系统是熊猫（Panda）系统的改进版。熊猫系统是我国在20世纪80年代后期自主开发的面向全定制合半定制大规模集成电路而设计的，具有可支持10万个元件规模设计能力的大型集成电路计算机辅助设计系统。,Viewlogic电路设计工具TannerToolsASIC开发工具OrCAD综合电子CAD工具,微机软件,Viewdraw-电路原理图绘制Viewsim功能模拟，时序仿真Viewgen从网表生成原理图Viewfault故障仿真器SpeedwareVHDL语言设计环境一般前端电路设计应用较多,Viewlogic电路设计工具,TannerToolsASIC开发工具,也能用于逻辑模拟，后端版图设计是它的强项和重点。主要有以下工具：全定制版图编辑工具：L-Edit,其中有SPP标准单元布局布线,DRC设计规则检查,LPE版图参数提取,LVS版图电路验证。,OrCAD综合电子CAD工具,原理图设计工具OrCAD/Capture数字/模拟电路仿真工具OrCAD/PspicePCB版图设计工具OrCAD/layout.,另外仿真工具modelsim面向ASIC的NT版本的综合工具DCCompiler,第四节习题与讨论,集成电路(IntegratedCircuit)是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有元器件和电阻、电容、电感等无源器件，按着一定的电路互连，“集成”在一块半导体晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的一种器件。,1、集成电路的基本概念？,2、集成电路CAD的含义，目前发展阶段？IntegratedCircuitComputerAidedDesignEDA,3、写出英文缩写的全称：ICVLSIIC：IntegratedCircuitVLSI：VeryLargeScaleIntegrationCircuit,1）按器件结构类型：双极集成电路MOS集成电路BiCMOS集成电路,4、述集成电路的几种主要分类方法,小规模集成电路(SSI:SmallScaleIntegration)中规模集成电路(MSI:MediumScaleIntegration)大规模集成电路(LSI:LargeScaleIntegration)超大规模集成电路(VLSI:VeryLargeScaleIntegration)特大规模集成电路(ULSI:UltraScaleIntegration)巨大规模集成电路(GLSI:GiantScaleIntegration),2）按集成度（规模）分类：,单片集成电路混合集成电路,3）按基片材料分：,4）按电路的功能分：,数字集成电路模拟集成电路数模混合集成电路,5）按应用领域分：,标准通用集成电路专用集成电路,5、按设计步骤分集成电路设计方法分几类？都是什么？,自顶向下（top-down）自底向上(Bottom-up),6、试述集成电路设计流程？,ASIC的一般设计步骤：设计输入：采用草图或硬件描述语言HDL(HardwareDescriptionLanguage)的方式将电子系统输入到ASIC设计系统。功能仿真逻辑综合：对于HDL输入方式，采用逻辑综合工具建立网表对逻辑单元和其相互连接的描述。,布局前模拟：监查系统功能的正确性。布局：确定功能块中每个单元的位置。布线：对功能块之间和单元之间进行布线。参数提取：确定各个连接处的电阻和电容等电学参数值。布局后模拟（后仿真）：加入世不拒不嫌增加的各种寄生电学参数之后，再次检查电子系统能否正常工作。,7、集成电路设计方法？,1.全定制设计方法(Full-CustumDesignApproach)2.半定制设计方法（Semi-CustomDesignApproach）,8、衡量集成电路发展水平指标？,1、集成规模（IntegrationScale）2、特征尺寸(FeatureSize),9、摩尔定律,芯片上晶体管数目每隔18个月翻一番或每两三年翻两番，这一关系称为摩尔定律（MooresLaw）,10、趋势？,高密度高I/O引脚数高系统时钟频率低功耗先进封装,11、设计要素？,高素质的工程师完善的EDA工具高质量的设计库,12、半定制设计方法有那几种？,门阵列（G