[信息与通信]专用集成电路设计方法讲义1_ASIC设计方法概述.ppt

专用集成电路设计方法第1部分 ASIC设计方法概述 华东师范大学信息学院 2008-9-5 授课教师 姓名： 讲师，华东师范大学信息学院电子科学与技术系 复旦大学博士 (2008.1, 专业：微电子学与固体电子学) 清华大学硕士 (2001.6,专业：电气工程) E-mail: xbhu@ee.ecnu.edu.cn 内容 专用集成电路简介 ASIC的组成 ASIC的物理实现 集成电路的版图 ASIC设计手段的演变 设计ASIC的三种方式 ASIC设计流程 课程简介 专用集成电路简介(1) Application-Specific Integrated Circuit - ASIC (念做a-sick) ASIC：一种为专门目的而设计的集成电路 应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路 ASIC的特点：面向特定用户的需求 ASIC在批量生产时与通用集成电路相比具有以下优点： 体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、必威体育官网网址性增强、成本降低 专用集成电路简介(2) ASIC的产生 微电子系统最初由多个标准部件或标准IC组成 标准IC：可从目录和数据手册中查找并从经销商处购买 举例：数字逻辑IC和模拟IC (如运放, D/A, A/D); 微处理器;和存储器芯片(ROM、SRAM、DRAM)也是标准IC 随着VLSI的出现，在特殊系统或应用中设计定制IC (即ASIC)比单纯选用标准IC更有利 (降低整个系统成本、提高可靠性) 现代电子系统的组成：ASIC + Microprocessor + DRAM/SRAM + Flash ROM + Glue Logic ASIC举例：卫星芯片，会说话的玩具熊芯片，工作站中CPU与存储器之间的接口芯片，CPU与其它电路单元拼在一起的电路 专用集成电路简介(3) 很难对ASIC做精确的定义 所有的IC都对是为了某种应用而设计和生产的 很多芯片既可以认为是ASIC也可以认为是非ASIC 例如：专用微处理器(网络/通信处理器、多媒体处理器) 电话中的调制解调器芯片：在具体应用中是专用的(似乎是ASIC)，但又可以像标准IC一样出售给不同的系统制造商(似乎不是ASIC) 现代ASIC通常包含微处理器，类似ROM、RAM、Flash的存储单元和其他模块（模拟的、数字的，甚至射频电路） 这样的ASIC常被称为SoC (System on Chip, 片上系统) ASIC的组成(1) 右图就是一个ASIC的组成结构 数字电路模块 (如RISC_CORE) RISC: Reduced Instruction Set Computer,精简指令计算机 模拟电路模块(如A/D) 知识产权IP核 (如MPEG4, DSP, CODEC以及USB) MPEG-4: 一套用于音频、视频信息的压缩编码标准，由国际标准化组织IEC活动图像专家组(即Moving Picture Experts Group)制定 CODEC: enCoder/ DECoder 边界扫描模块(如JTAG) 输入/出PAD 内存(如RAM) ASIC的组成(2) 数字电路模块 构成ASIC系统的主要部分 数字电路有两种类型 同步电路：使用同一时钟源、经过时钟产生电路（例如分频电路和倍频电路），来统一协调电路各个部分的运行 异步电路：所有时钟来自不同的时钟源，时钟之间不同频、也不同相 同步数字电路是主流 数字电路由数据通路(Data Path)和控制通路(Control Path)组成 数据通路：主要指进行加减乘除的运算器 控制通路：指控制管理数据流通和信号开关的逻辑 ASIC的组成(3) 模拟电路模块 在ASIC中，模拟电路是必不可少的 外部信号往往是模拟的 (自然界的物理信号，通信系统中传输信道中的信号) 有以下几种： 模/数转换器 (ADC) 数/模转换器 (DAC) 通信信号收发器 (Transceiver) 锁相环 (PLL)：产生高频时钟信号、进行时钟信号的相位校正 可编程增益放大器 (PGA)，采用数字电路来控制模拟增益的运算放大器 ASIC的组成(4) IP核 IP核 - 知识产权 (Intellectual Property) 系统设计日益复杂 →出现了一种特殊的IC模块 - IP核 (具有特定的功能、可以重复使用、通过授权方式提供给其它系统设计者有偿使用) IP核的好处：缩短系统设计周期、提高设计成功率 IP核的种类 软IP核：用HDL描述 固化 (Firm) IP核：用门级网表描述 硬IP核：实现到物理版图的硅块 (silicon block) ASIC的组成(5) JTAG模块 JTAG标准: 联合测试行动组 (JTAG, Joint Test Action Group) 起草了边界扫描测试 (BS