Маршрут проектирования цифровых ИМС

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Маршрут проектирования цифровых ИМС

Содержание

2. Суть блочно-иерархического подхода расчленение представлений об объекте проектирования, включая модели, постановка проектных задач, проектной документации и
3. Блочно-иерархический подход (Уровни представления интегральных схем) Уровень черного ящика Архитектурный уровень Системный уровень Логический (вентильный) уровень
4. Типовой маршрут проектирования Формирование ТЗ Системное проектирование Функциональное проектирование Логическое проектирование Схемотехническое проектирование Топологическое проектирование Изготовление
5. Формирование Технического Задания (ТЗ) Техническое задание – это документ на разработку микросхемы, который формируется в тесном
6. Состав ТЗ Функциональность ИМС (какую функцию она должна выполнять) Параметры работы ИМС (напряжение питания, тактовая частота,
7. Системное проектирование определяется архитектура будущей ИМС (какие блоки будут входить в ее состав, как они будут
8. Верификация описания схемы Верификация – проверка правильности функционирования схемы на данном уровне представления. На каждом этапе
9. Технология повторного использования разработок Некоторые блоки в разных ИМС имеют одинаковую функциональность и структуру возможно повторное
10. Функциональное проектирование Производится детализация поведенческого описания, до уровня регистровых передач (RTL - Register Transfer Level) Т.е.
11. Логическое проектирование На основе описания на RTL уровне разрабатывается описание на вентильном уровне Трансляция описания на
12. Библиотека элементов (БЭ) это база данных логических вентилей. Каждая запись в такой базе данных содержит информацию
13. БЭ (библиотека элементов) это набор кирпичиков, которые проектировщик с помощью САПР использует для создания ИМС. Создание
14. Схемотехническое проектирование На данном этапе согласно полученной логической схеме и БЭ синтезируется электрическая схема. Для цифровых
15. Топологическое проектирование Этап проектирования топологи требует гораздо больших экономических и временных затрат, чем любые другие этапы.
16. Стоимость ИМС
17. Маршрут топологического проектирования Разработка общего плана топологии Разработка топологии Верификация топологии Экспертная проверка Изготовление фотошаблонов
18. Разработка общего плана топологии Спланировать разводку шин питания, земли и глобальных сигналов Определить расположение контактных площадок
19. Разработка топологии Топология – дерево со стволом (кристалл в целом), ветками (блоки), малыми ветками (субблоки), листьями
20. Верификация (проверка топологии) Визуальный контроль топологии Design Rules Check (DRC) или проверка на соответствие правилам проектирования
21. Экспертная проверка Проведение проверки правильности выполнения топологии независимым экспертом, напрямую не вовлеченным в данный проект Проводится
23. Скачать презентацию

Слайд 2

Суть блочно-иерархического подхода
расчленение представлений об объекте проектирования, включая модели, постановка проектных

задач, проектной документации и т.п. на ряд иерархических уровней, иначе называемых уровнями абстрагирования
Цель расчленения – замена малого числа проектных задач чрезмерной сложности бОльшим числом задач допустимой сложности

Слайд 3

Блочно-иерархический подход (Уровни представления интегральных схем)
Уровень черного ящика
Архитектурный уровень
Системный уровень
Логический (вентильный)

уровень
Схемотехнический уровень
Топологический уровень
(Каждый последующий уровень является детализацией предыдущего)

Слайд 4

Типовой маршрут проектирования
Формирование ТЗ
Системное проектирование
Функциональное проектирование
Логическое проектирование
Схемотехническое проектирование
Топологическое проектирование
Изготовление тестового

кристалла
Производство
(с любого нижнего уровня можно вернуться на любой из верхних)

Слайд 5

Формирование Технического Задания (ТЗ)
Техническое задание – это документ на разработку

микросхемы, который формируется в тесном сотрудничестве заказчика и проектировщика. Исходя из требований заказчика и возможностей проектировщика, в этом документе определяются:

Слайд 6

Состав ТЗ
Функциональность ИМС (какую функцию она должна выполнять)
Параметры работы ИМС (напряжение

питания, тактовая частота, потребляемая мощность, рабочий диапазон температур, устойчивость к излучениям и т.д.)
технология производства ИМС
маршрут проектирования
сроки окончания этапов проектирования
порядок передачи проекта на производство и приемки изделия заказчиком

Слайд 7

Системное проектирование
определяется архитектура будущей ИМС (какие блоки будут входить в

ее состав, как они будут взаимодействовать, определяются потоки данных между блоками)
соотношение «харда» и «софта» для наиболее оптимальной реализации функции, определенной в ТЗ
Составляется и моделируется поведенческое описание проекта, где каждый блок представляется в виде «черного ящика», выполняющего определенную функцию

Слайд 8

Верификация описания схемы
Верификация – проверка правильности функционирования схемы на данном

уровне представления. На каждом этапе кроме топологического производится путем моделирования описания схемы с использованием тестовых воздействий.
если после верификации выясняется, что схема не удовлетворяет требованиям ТЗ или нормам проектирования, то производится модификация или выбирается другой вариант описания на данном уровне
Если все возможные варианты описаний исчерпаны, то проект возвращается на уровень вверх, где производится доработка описания или выбор иного варианта

Слайд 9

Технология повторного использования разработок
Некоторые блоки в разных ИМС имеют одинаковую

функциональность и структуру
возможно повторное использование этих блоков для новых разработок
Это позволяет значительно сократить время проектирования
На этапе системного проектирования определяется возможность использования IP-блоков

Слайд 10

Функциональное проектирование
Производится детализация поведенческого описания, до уровня регистровых передач (RTL

- Register Transfer Level)
Т.е. блоки, определенные декомпозицией на предыдущем этапе представляются в виде набора регистров, сумматоров, логических блоков, триггеров, счетчиков и т.д. с описанием потоков данных между ними

Слайд 11

Логическое проектирование
На основе описания на RTL уровне разрабатывается описание на

вентильном уровне
Трансляция описания на регистровом уровне в логическую схему производится средствами САПР, называемыми синтезаторами, а сам процесс трансляции синтезом. Синтезатор создает список вентилей и межсоединений между ними (Этот список может быть представлен в различных форматах, что удобно для интеграции различных САПР )
Синтез логической схемы производится с использованием библиотеки элементов

Слайд 12

Библиотека элементов (БЭ)
это база данных логических вентилей. Каждая запись в такой

базе данных содержит информацию о вентиле, которая включает в себя: название элемента, выполняемая им логическая функция, его символическое обозначение, список входов и выходов, электрическая схема на транзисторном уровне, а также описание топологической ячейки, соответствующей этому вентилю. На этапе логического проектирования используется описание логической функции и список входов и выходов вентиля.

Слайд 13

БЭ (библиотека элементов)
это набор кирпичиков, которые проектировщик с помощью САПР использует

для создания ИМС. Создание БЭ является отдельной задачей, которая, как правило, решается вне рамок разработки микросхемы. БЭ разрабатывается под конкретный технологический процесс. Но если проектируемая ИМС будет разрабатываться с использованием новой технологии, тогда в маршрут проектирования включается и разработка БЭ

Слайд 14

Схемотехническое проектирование
На данном этапе согласно полученной логической схеме и БЭ

синтезируется электрическая схема. Для цифровых ИМС этот этап также автоматизирован. Отдельно проектируются вспомогательные блоки, такие как источники напряжения, и входные выходные каскады, или же берутся готовые из библиотеки

Слайд 15

Топологическое проектирование
Этап проектирования топологи требует гораздо больших экономических и временных

затрат, чем любые другие этапы. Результаты проектирования топологии с использованием автоматических средств САПР существенно хуже результатов, достигнутых с использованием ручного труда. Однако при ручном проектировании возрастает число ошибок, и увеличиваются сроки разработки, что для СБИС делает такой подход недопустимым

Слайд 16

Стоимость ИМС

Слайд 17

Маршрут топологического проектирования
Разработка общего плана топологии
Разработка топологии
Верификация топологии
Экспертная проверка
Изготовление

фотошаблонов

Слайд 18

Разработка общего плана топологии
Спланировать разводку шин питания, земли и глобальных

сигналов
Определить расположение контактных площадок для внешних сигналов
Определение специальных требований к кристаллу
Предварительное размещение блоков и приблизительный расчет площади кристалла
Определение требований, необходимых для контроля топологии

Слайд 19

Разработка топологии
Топология – дерево со стволом (кристалл в целом), ветками

(блоки), малыми ветками (субблоки), листьями (топологические ячейки)
Разработка топологии идет по направлению снизу-вверх, т.е. сначала разрабатывается структура топологических ячеек, которые обычно имеют сложность порядка нескольких транзисторов
Первыми, на кристалле, размещаются блоки с наиболее критическими требованиями размещения

Слайд 20

Верификация (проверка топологии)
Визуальный контроль топологии
Design Rules Check (DRC) или

проверка на соответствие правилам проектирования
Layout versus Schematics (LVS) или сравнение топологии с электрической схемой
Electrical Rules Check (ERC) или проверка на соответствие электрическим правилам проектирования

Слайд 21

Экспертная проверка
Проведение проверки правильности выполнения топологии независимым экспертом, напрямую не вовлеченным

в данный проект
Проводится экстракция параметров схемы, после чего данные экстракции вносятся в электрическую схему, и проводится ее повторное моделирование для того, чтобы убедиться в правильности работы схемы с учетом топологии

Маршрут проектирования цифровых ИМС

Содержание

Суть блочно-иерархического подходарасчленение представлений об объекте проектирования, включая модели, постановка проектных

Блочно-иерархический подход (Уровни представления интегральных схем)Уровень черного ящикаАрхитектурный уровеньСистемный уровеньЛогический (вентильный)

Формирование Технического Задания (ТЗ) Техническое задание – это документ на разработку

Состав ТЗФункциональность ИМС (какую функцию она должна выполнять)Параметры работы ИМС (напряжение

Системное проектирование определяется архитектура будущей ИМС (какие блоки будут входить в

Верификация описания схемы Верификация – проверка правильности функционирования схемы на данном

Технология повторного использования разработок Некоторые блоки в разных ИМС имеют одинаковую

Функциональное проектирование Производится детализация поведенческого описания, до уровня регистровых передач (RTL

Логическое проектирование На основе описания на RTL уровне разрабатывается описание на

Библиотека элементов (БЭ)это база данных логических вентилей. Каждая запись в такой

БЭ (библиотека элементов)это набор кирпичиков, которые проектировщик с помощью САПР использует

Схемотехническое проектирование На данном этапе согласно полученной логической схеме и БЭ

Топологическое проектирование Этап проектирования топологи требует гораздо больших экономических и временных