08版VLSI系统设计.ppt

版图的总体格局 （a）行式结构版图结构 （b）积木块结构版图结构 1-3 VLSI设计技术基础与主流制造技术 VLSI产品的设计开发通常包括几个主要的设计与研制过程：系统、逻辑、电路设计，版图设计，工艺实验和测试验证。 主流技术： 集成度高、静态功耗小、工艺相对简单、易控、设计可控性好。 当今主流技术以MOS/CMOS为核心，辅助以双极技术和其它兼容技术。 为什么呢？ 主流的含义是什么？什么是主流技术？ 所有制造向主流技术靠拢 数字产品有三大类： 存储器； VLSI/SOC； MPU/MCU。 超大规模产品要求高集成度、低功耗 高密度、电荷易存储、低挥发度或不易失 VLSI+存储器 1-4 新技术对VLSI的贡献 Moore规则 1-4 新技术对VLSI的贡献 加工技术进步例如：铜引线、CMP 材料技术进步例如：高K值、低K值材料 设计技术进步例如：综合技术 测试技术进步例如：可测试性设计 封装技术进步例如：圆片级、倒装、 1-5 设计问题与设计工具 1-6 一些术语与概念 ASIC （Application Specific Integrated Circuit ） IP （Intellectual Property） SoC （System on Chip ） Foundry MPW （Multi-Project-Wafer ） 概念的来源：集成电路、集成系统的发展过程： 数字逻辑 模拟电路 集成传感器 尺寸缩小 规模增加 编程器件、处理器 软件 化学传感器 半导体传感器 MEMS传感器 线性放大器 非线性放大器 变换电路 接口、驱动电路 片上系统 IP单元 集成微系统 概念的来源：设计、制造技术的发展： 小规模集成电路设计、制造 中规模集成电路设计、制造 中大规模集成电路设计、制造 设计 制造 设计规则 测试分析 Foundry Design house 大规模、超大规模集成系统设计、制造 在这章我们介绍了什么？ 什么是系统 系统信息结构与硬件的映射，必须了解信息分段处理，必须了解硬件的模块化，设计层次等问题 设计方法学、设计理念 系统行为的统一性描述，设计的不唯一性，设计管理问题 设计方法与工具 * 手工画图，说明真值表的逻辑完全性，和条件的局部性。 * 1/9.15 * first 1-2-1 设计层次与设计方法 第一个层次是硬件系统的设计，即从系统行为要求到具体的逻辑和电路。 第二个层次是版图设计，该部分工作的目的是将具体的逻辑或电路变成为两维平面上的图形。 第三个层次是工艺设计，所谓工艺设计是对微电子制造技术的选择与控制。 VLSI系统的设计通常采用 自顶向下（Top Down） 由底向上（Bottom Up）的设计方法 这里有一个例子：一个D-FF的设计 1. 功能描述 2. 逻辑结构设计 分析上表可知，这是一个时钟上升沿触发的触发器。在时钟电平维持期间，输出处于保持状态，在时钟上跳时将上跳前的输入信号输出。 可采用主从两级寄存器级连结构的触发器，主寄存器存储输入的信号，从寄存器存储输出信号，由时钟控制主从结构信号的输入与输出。 实际逻辑结构 3. 电路设计 三个基本单元：倒相器、三态倒相器、传输门 4. 单元版图设计 到此, 完成由顶向下的分解过程 5. 版图合成 注意:设计不是唯一的 自顶向下： 自顶向下设计是一种逐级分解、变换，将系统要求转变为电路和版图的过程。是指从系统的行为、功能、性能以及允许的芯片面积和成本要求开始，进行结构设计，同时，根据结构特点，将其逐级分解为接口清晰，相互关系明确，尽可能简单的子结构。接着，将结构转换为逻辑，亦即逻辑设计。下一步是电路设计，逻辑图被细化为电路图。最后进行版图设计，至此，自顶向下的过程结束。 由底向上： 由底向上设计，是在系统划分和分解的基础上，先进行单元设计，在精心设计的单元基础上，逐级向上组合成功能块、子系统，直至到最终的系统完成。 再看一个设计例子 Z = （A ·（B · C+E）+D · F）·（G+H） 函数意义：条件控制 条件1：D和F均为真，或者在A为真时满足E为真或者B、C均为真。 条件2：G或者H为真。 条件控制：当条件1满足并且条件2也满足时，函数Z输出为0，否则输出为1。 逻辑电路： Z = （A ·（B · C+E）+D · F）·（G+H） 集成电路： Z = （A ·（B · C+E）+D · F）·（G+H） 高级语言：Z = （A ·（B · C+E）+D · F）·（G+H） 条件1：D和F均为真，或者在A为真时满足E为真或者B、C均为真。 条件2：G或者H为真。 条件控制：当条件1