《EDA技术及应用》第1章 绪论.ppt

* 门阵列法设计方式涉及的工艺少、模式规范、设计自动化程度高、设计周期短、造价低，且适合于小批量的ASIC设计。门阵列法缺点是芯片面积利用率低，灵活性差，对设计限制得过多。 标准单元法是目前ASIC设计中应用最广泛的设计方法之一。但标准单元法存在的问题是，当工艺更新之后，标准单元库要随之更新，这是一项十分繁重的工作。 可编程逻辑器件直接实现的所谓ASIC的性能、速度和单位成本上对于全定制或标准单元法设计的ASIC都不具备竞争性。 * 2 ASIC工程设计流程 （1）系统统规格说明：分析并确定整个系统的功能、要求达到的性能、物理尺寸，确定采用何种制造工艺、设计周期和设计费用。建立系统行为模型，进行可行性验证。 （2）系统统划分：将系统分割成各个功能子模块，给出子模块之间信号连接关系。验证各个功能块的模型，确定系统的关键时序。 （3）逻辑设计与综合：用文本、原理图等进行具体逻辑描述。对于硬件描述语言描述的设计模块需要用综合器进行综合获得具体的电路网表文件，对于原理图等描述方式描述的设计模块经简单编译后得到逻辑网表文件。 （4）综合后仿真：根据逻辑综合后得到网表文件，进行仿真验证。 * （5）版图设计（物理设计）：是将逻辑设计中每一个逻辑元件、电阻、电容等以及它们之间的连线转换成集成电路制造所需要的版图信息。 （6）版图验证：主要包括：版图原理图比对、设计规则检查、电气规则检查。在手工版图设计中，这是非常重要的一步。 （7）参数提取与后仿真：版图验证完毕后，需进行版图的电路网表提取，参数提取，把提取出的参数反注至网表文件，进行最后一步仿真验证工作。 （8）制版、流片：送IC生产线进行制版、光罩和流片，进行实验性生产。 （9）芯片测试：测试芯片是否符合设计要求，评估成品率。 * 1.7 数字系统的设计 1.7.1 数字系统的设计模型 一种普遍采用的数字系统设计模型是：根据数字系统的定义，将整个系统划分为两个模块或两个子系统：数据处理子系统和控制子系统。 数据处理子系统主要完成数据的采集、存储、运算和传输。数据处理子系统主要由存储器、运算器、数据选择器等功能电路组成。 控制子系统是执行数字系统算法的核心，具有记忆功能，因此控制子系统是时序系统。控制子系统由组合逻辑电路和触发器组成，与数据处理子系统共用时钟。 * 图1.2 数字系统的设计模型 * 设计一个数字系统时，采用该模型的优点是： (1) 把数字系统划分为控制子系统和数据处理子系统两个主要部分，使设计者面对的电路规模减小，二者可以分别设计。 (2) 由于数字系统中控制子系统的逻辑关系比较复杂，将其独立划分出来后，可突出设计重点和分散设计难点。 (3) 当数字系统划分为控制子系统和数据处理子系统后，逻辑分工清楚，各自的任务明确。 * 1.7.2 数字系统的设计方法 数字系统设计有多种方法，如模块设计法、自顶向下设计法和自底向上设计法等。 数字系统的设计一般采用自顶向下、由粗到细、逐步求精的方法。 采用自顶向下的设计方法有如下优点: (1) 自顶向下设计方法是一种模块化设计方法。对设计的描述从上到下逐步由粗略到详细，符合常规的逻辑思维习惯。 (2) 适合多个设计者同时进行设计。随着技术的不断进步，许多设计由一个设计者已无法完成，由多个设计者分工协作完成一项设计的情况越来越多。 * 1.7.3 数字系统的设计准则 1．分割准则 自顶向下的设计方法或其他层次化的设计方法，需要对系统功能进行分割，然后用逻辑语言进行描述。分割过程中，若分割过粗，则不易用逻辑语言表达；分割过细，则带来不必要的重复和繁琐。 2．系统的可观测性 在系统设计中，应该同时考虑功能检查和性能的测试，即系统观测性的问题。一些有经验的设计者会自觉地在设计系统的同时设计观测电路，即观测器，指示系统内部的工作状态。 * 3．同步和异步电路