ASIC(Application Specific Integrated Circuit)即專用集成電路,是指應特定用戶要求和特定電子系統的需要而設計、制造的集成電路。ASIC集成電路設計流程可以分為前端設計和后端設計兩大部分,以下是的流程介紹:
一、前端設計
- 準備需求規范
- 確定芯片的具體指標,包括物理實現(制作工藝、裸片面積、封裝)和性能指標(速度、功耗)以及功能指標(功能描述、接口定義)。
- 系統級設計
- 使用系統建模語言(如Matlab、C等)對各個模塊進行描述,驗證方案的可行性。
- RTL設計
- RTL驗證
- 消除Linting Error,確保可綜合。
- 執行基于周期的驗證(功能),驗證RTL的協議行為。
- 執行屬性檢查,驗證RTL實現和規范理解匹配。
- 執行IP功能驗證。
- 邏輯綜合
- 設計檢查
二、后端設計
- 布局布線準備
- 綜合網表文件(VHDL/Verilog格式)和SDC(約束文件)作為輸入文件傳遞給布局布線工具。
- Floor-plan
- 布局(Placement)
- 在布局工具中,切割行,在防止放置單元的位置創建阻塞。
- 單元的物理布局基于時序/面積需求執行。
- 布線(Routing)
- 最初的全局布線和細節布線,根據生產需要滿足DRC需求。
- 參數提取與驗證
- 執行布線后,將布線后Verilog網表、標準單元LEF/DEF文件給提取工具,以在SPEF(標準寄生交換格式)格式中提取芯片寄生(RLC阻感容)參數,并生成SPEF文件。
- 布局布線后檢查是否設計滿足需求(功能、時序、面積、功耗、可測性、DRC、LVS、ERC、ESD、SI、IR-Drop)。
- 執行布線后網表的功耗分析,確認設計是否滿足功耗目標。
- 使用布線后網表執行門級仿真,檢查設計是否滿足功能需求。
- 執行RTL和布線網表之間的形式驗證,確認PR工具未修改功能性。
- 使用SPEF文件和布線網表文件執行STA,檢查設計是否滿足時序需求。
- 在DFT工具中執行scan-tracing,檢查scan-chain是否是基于DFT需求建立的,使用DFT工具執行故障覆蓋,生成ATPG測試向量。
- 執行稱作物理驗證的DRC(設計規則檢查)驗證,確認設計滿足了制造需求。
- 執行LVS(layout vs Spice)檢查,將布線網表轉換為spice(SPICE-R),轉換綜合網表(SPICE-S),比較確認二者匹配。
- 執行ESD檢查,在芯片中同時具備模擬部分和數字部分的情況下,確認正確的背靠背二極管被放置并且具備正確的防護。對數字和模擬部分分別設置電源和地,以降低襯底噪聲。
- 執行特定的STA以確認芯片的信號完整性。將布線網表和SPEF文件(包含耦合電容值的寄生參數)輸入STA工具執行此步驟。
- 執行IR壓降分析,電源網格足夠健壯以經受設計的靜態和動態功耗下降,并且IR壓降在目標限制范圍內。
- 芯片完工修整
- 布線設計使用設計約束驗證完成后,進入芯片完工修整階段(金屬開槽、放置解耦帽等)。
- 設計與制造準備
- 芯片設計準備好進入制造單元,以制造廠可理解的GDS文件發布設計文件。
- GDS發布后,執行LAPO檢查,確認發布給fab的數據庫的正確性。
- 封裝與測試
- 執行封裝引線鍵合(wire-bounding),將芯片連接至封裝。
綜上,ASIC集成電路設計流程是一個復雜而精細的過程,需要多個階段的協同工作和嚴格的驗證與測試,以確保最終產品的性能和可靠性。
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