微电子学Chap06.ppt

集成电路设计的CAD系统北京大学 ICCAD系统概述 ICCAD系统的发展 第一代：60年代末：版图编辑和检查 第二代：80年代初：原理图输入、逻辑模拟向下 第三代：从RTL级输入向下，包括行为仿真、行为综合、逻辑综合等 流行的CAD系统：Cadence, Mentor Graphics, Viewlogic, Compass，Panda等 ICCAD系统的理想作用：实现完全的自动化设计，设计出各种各样的电路 ICCAD系统的实际作用 设计信息输入： 语言输入编辑工具 高层次描述的图形输入工具：VHDL、Verilog 功能图输入、逻辑图/电路图输入编辑、版图输入编辑 设计实现：综合器 设计验证：验证系统/电路符合功能/性能要求及设计规则要求 模拟器进行模拟（仿真）分析 设计规则的检查 什么是模拟？ 对于设计输入抽象出模型，施加外部激励，观察输入，进行判断 整个设计过程就是把高层次的抽象描述逐级向下进行综合、验证、实现，直到物理级的低层次描述，即掩膜版图。 各设计阶段相互联系，例如，寄存器传输级描述是逻辑综合的输入，逻辑综合的输出又可以是逻辑模拟和自动版图设计的输入，版图设计的结果则是版图验证的输入。 ICCAD系统介入了包括系统功能设计、逻辑和电路设计以及版图设计等在内的集成电路设计的各个环节 主要内容 系统描述及模拟 综合 逻辑模拟 电路模拟 时序分析 版图设计的CAD工具 计算机辅助测试技术 器件模拟和工艺模拟 系统描述与模拟：VHDL语言及模拟 VHDL语言出现背景 一种硬件描述语言（hardware description language） 广义地说，描述电子实体的语言：逻辑图，电路图 大规模电路的出现: 逻辑图、布尔方程不太适用 需要在更高层次上描述系统 出现多种HDL语言，为便于信息交换和维护，出现工业标准 通常指高层设计阶段描述硬件 HDL语言的特点 抽象地进行行为描述 结构化语言：可以描述电子实体的结构 多层次混合描述 既可被模拟，又可被综合 能提供VHDL模拟器的公司：Cadence、Mentor Graphics、Viewlogic、Synopsys等大型EDA公司和CLSI、Model-Technology、Vantage等专门公司 Verilog VHDL语言 基本概念：描述硬件电路，可以抽象地表示电路的行为和结构（完成什么功能，怎样组成） 作用： 对IC设计，支持从系统级到门和器件级的电路描述，并具有在不同设计层次上的模拟验证机制 可作为综合软件的输入语言，支持电路描述由高层向低层的转换 建模机制、模拟算法、模拟环境 建模机制 基本结构 行为描述 结构描述 VHDL语言的建模机制—— 基本结构 基本结构： 一个硬件单元在VHDL中看作一个设计实体 实体外观 实体说明：实体命名，实体与外部环境的接口描述，未涉及其内部行为及结构 实体功能 在结构体中实现 结构体：实体的输入-输出关系，实体的结构和行为描述 对应一个实体说明可以有多个结构体，不同的实现方案 功能描述： 行为描述 数据流描述 结构描述 混合描述 Architecture behavioral of half _adder is 行为描述：描述外部行为 begin process SUM =A+B; CO = A and B; wait on A,B; end process; end behavioral; Architecture behavioral of half _adder is 数据流描述，未涉及具体结构 begin SUM =A+B; CO = A and B; end behavioral; Architecture behavioral of half _adder is component XOR 元件的外观说明（表示符号，与实体不同） port( I1: in std_logic I2: in std_logic O1: out std_logic ); end component; component AND2 port( I1: in std_logic I2: in std_logic O1: out_ std_logic ); end component; begin U1: XOR port map(A,B,SUM);