06-第六章-集成电路设计.ppt

不同设计方法时成本与产量的关系 第六次 作业 1、什么是摩尔定律，根据摩尔定律预测2017年的CPU的工艺线宽、芯片规模、主频等； 2、简述门阵列和标准单元设计方法的概念和它们的异同点。 3、 标准单元库中的标准单元有几种描述形式，分别在IC设计流程中的哪个阶段使用。 * * * * * 调用不同描述形式的各设计阶段 单元库 单元库一般包括SSI/MSI逻辑单元，从“与非”门、“或非”门到触发器、锁存器和移位寄存器等； 规模较大的单元有加法器、乘法器、除法器、算术运算单元、FIFO等。 一个典型的单元库除了数字功能块外，还可包括若干模拟功能块。 在单元库中，同一功能的单元有几种不同的型号供设计者选择。以反相器为例，有输入级、内部级、缓冲级和输出级之分。其它功能块也是如此，这样在逻辑图转换成标准单元电路图时有较大的灵活性 定制设计方法 –通用单元法 通用单元法也是一种库单元设计法。与标准单元不同之处为： 它既不要求每个单元(或称积木块，building blocks)等高，也不要求等宽。每个单元可根据最合理的情况单独进行版图设计，因而可获得最佳性能。设计好的单元存入库中备调用。 它没有统一的布线通道，而是根据需要加以分配。 特点： 布线通道不规则，加上各单元的连线端口处于各单元的四周，且端口的位置也不规则，电源线和地线的走向也不规则， 目前已有针对这种设计法的自动布图系统，常称积木块布图系统(building block layout system)。 通用单元法设计的过程： 首先把所需的单元全部调齐并作合适的平面布置，将那些会影响延迟性能的单元尽可能靠拢安放，然后，通过相应的软件工具预估其性能，如果发现不能达到要求，就对平面布置重新加以调整。 预布局确定下来后，再进行详细的布局布线，这时原平面布置会略有变动以适应具体布线的要求。 布局布线完成之后，再进行一次“版图后”模拟，以确定该芯片是否符合设计要求。 门阵列是一种最典型、应用最早、应用最广泛的半定制设计方法．采用门阵列方法时，集成电路制造厂家首先设计制造出由许多相同的、有规则排列且相互间没有连接起来的单元电路组成的半成品芯片，称之为“母片”。然后，IC生产厂家按照用户的要求，进行结构和逻辑设计，通过合适的掩膜确定管芯的金属化层，将母片上的各单元电路连接起来，形成具有指定功能的数字系统。 门阵列管芯是有规则排列的晶体管或其它元件，通用的输入输出(I/O)单元以及有关焊接点的集合．门阵列的特点是具有大量的潜在内部连接点，保证了设计者能采用不同的元件互连方案来完成电路设计． 半定制设计方法 -门阵列法 门阵列的结构 门阵列具有许多不同的结构．包括三种基本结构． 块单元方法．每个单元以有规则的间距按二维矩阵排列．单元之间的空隙用作单元内部连接的通道，这些通道分为垂直通道和水平通道． 行单元方法．在这种情况下，各个单元背靠背地沿水平方向或垂直方向排列，行与行或列与列之间留有较宽的间隙，用作单元之间的内部连接通道． 邻接单元法．这里，每个单元紧密邻接，相互间不预留布线通道．各单元间的相互连接是通过利用单元内部预留的空隙以及芯片上未加以利用的单元来实现的，在设计各单元的结构时应作到这一点． 典型的CMOS单元结构包含两对或三对共栅或不共栅的P型晶体管和N型晶体管，下图为共栅的四管单元结构示意图。 3输入“与非”门原理图与宏单元 VSS VDD 半定制设计方法-有通道门阵列法 定义： 门阵列是在一个芯片上把门或单元(含有若干个器件)排列成阵列形式，单元被排列成行，行与行之间留有作为连线用的通道区，通道的高度是固定的。 “有通道门阵列” 通道门阵列的基片结构 有通道门阵列法 定义：门阵列是在一个芯片上把门或单元(含有若干个器件)排列成阵列形式，单元被排列成行，行与行之间留有作为连线用的通道区，通道的高度是固定的。 “有通道门阵列” 单元：门阵列中的各个单元是完全相同的。每个单元含有若干器件，通过连接单元内的器件使每个单元实现某类门的功能，再通过各单元之间的连接实现电路的设计要求。 布线通道：为了保证单元之间的布线具有100％的布通率，希望有较宽的通道，但这会导致无用的走线区域，因而浪费硅面积。 连线：如果门阵列允许有双层金属连线，则两层金属之间通过“通孔”(via)相连；如果只允许单层金属连线，当垂直线段为金属时，则水平线段必须采用多晶硅。 I/O或压焊块：门阵列的另一特点是在它的基片四周，布有固定数目的输入/输出单元和压焊块。 宏单元：对于一些标准的逻辑单元，如“与非”门、 “或非”门、触发器等，可事先将若干个单元用确定的连线构成这些标准单元， 即宏单元 由于芯片内的各单元是相同的，通道尺寸是固定的，