第四章EDA技术与可编程ASIC的设计实现详解.ppt

第四章 EDA技术与可编程ASIC的设计实现 ;4.1 集成电路与ASIC ; 集成电路按制作工艺可分为膜集成电路、半导体集成电路和混合型集成电路。其中，膜集成电路又分为薄膜集成电路和厚膜集成电路两类， 薄膜集成电路制作方法主要采用淀积方法， 如真空蒸发、溅射、电解氧化等方法，把需要的各种材料覆盖在陶瓷或玻璃片上，然后用光刻的方法获得电路；厚膜集成电路主要采用丝网漏印的方法， 像印刷画报那样把电路印制在陶瓷上。半导体集成电路是在半导体材料的晶圆片上制作出电路。 混合型集成电路是采用薄膜集成电路和半导体集成电路制作工艺联合制作出电路。 ; 集成电路按功能可分为数字集成电路、 模拟集成电路(线性集成电路和非线性集成电路)、微波集成电路和专用集成电路(ASIC)。 所谓的数字集成电路就是传递、 加工、处理数字信号的集成电路。数字集成电路可分为通用数字集成电路和专用集成电路。通用数字集成电路是指那些用户众多、使用领域广泛、 标准型的电路。专用集成电路是指为特定的用户、某种专门或特别的用途而设计的电路。 具体分类如下： ;;其中，通用数字集成电路由于采用的晶体管不同，可分为双极型集成电路和场效应集成电路两种。这两大系列中主要由TTL和CMOS为代表。 高阈值晶体管逻辑电路(HIL)、发射极耦合逻辑电路(ECL)、集成注入逻辑电路(IIL)、N沟道场效应管逻辑电路(NMOS)和P沟道场效应管逻辑电路(PMOS)等系列，使用较少。 反映数字集成电路的现状和应用水平的是存储器、微处理器及微控制器和专用集成电路。 存储器是典型的数字集成电路，也一直是集成电路的主要产品， 其技术发展代表着集成电路发展水平。另外，数字集成电路的发展历程是和计算机的命运紧紧连在一起的，它应计算机的需要而诞生，并随电子技术的不断进展而发展。计算机的核心是微处理器和微控制器。数字集成电路发展到数字系统也与其和计算机、通信、网络等逐渐融合， 密不可分。 ; 模拟集成电路是指能对电压、电流等模拟量进行放大与转换的集成电路。 输入信号与输出信号呈线性关系的电路称为线性集成电路； 输入信号与输出信号不成线性关系的电路称为非线性集成电路； 微波集成电路是近些年迅速发展的高频集成电路， 由于工作频率高(大于300 MHz)， 导致其电路结构、元件类型、 材料、 工艺途径以及应用范围都大不相同， 形成了单独的一大类型集成电路。 ;4.1.2 ASIC及其分类 ASIC(Application Specific Integrated Circuits， 专用集成电路)是相对于标准逻辑、通用存储器、 通用微处理器等电路而言的。 它是面向专门用途， 根据某一用户的特定要求，以低研制成本、 短周期交货的全定制或半定制集成电路。  ASIC从20世纪60年代提出概念，到20世纪80年代后期随着半导体集成电路工艺技术、支持技术、设计技术和测试评价技术的发展而得到充分发展。尤以设计专用性、成本低、开发周期短、工具先进、 可靠性好、 必威体育官网网址性好、 工作速度高、功耗低、 芯片体积小和重量轻等各方面的优势， 很快发展起来。 用ASIC取代中小规模集成电路来组成电子系统或整机已成为热潮，目前在集成电路市场中的ASIC占有率已达1/3。 ; 按照设计方法不同，ASIC分为全定制和半定制。全定制是基于晶体管的设计方法，针对最高速、 最低功耗和最省面积的芯片，它必须从晶体管的版图尺寸位置及连线开始设计。通常设计成本高，周期长，只适用于性能要求很高或批量很大的芯片。半定制则是一种约束性设计方法， 约束的主要目的是简化设计，缩短设计周期以及提高芯片成品率，并尽可能采用已有的规则结构的版图，牺牲芯片的面积和性能方面的要求，用最短的时间设计出芯片， 产品占领市场后再予以改进。 ; 半定制方法分为门阵列法、标准单元法和可编程ASIC。门阵列法又称母片法，是在半成品母片上将已有的规则单元相互连接实现电路要求， 并有较高自动化的设计软件。门阵列法成本低、 周期短， 但门的利用率低，芯片性能不高。 标准单元法是以精心设计的标准单元库为基础，调用库单元版图，利用自动布局布线完成电路到版图一一对应的设计， 它的成本周期、 性能指标都较高。前几种ASIC方法都必须到集成电路厂家去加工流片才能完成，设计制造周期较长，而且一旦出错，需要重新修改设计和流片， 周期成本必然大大增加。 可编程逻辑器件是一种已完成全部工艺制造，可直接从市场购得的产品，用户只需对它编程就能实现电路功能，设计人员在实验室即可设计和制造出芯片, 而且可以反复编程，使硬件的功能像软件的功能一样通过编程来修改。 ;可编程ASIC发展到现在， 芯片上包含的资源越来越丰富