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面向未来的IC设计方法

2009年03月28日 15:09 次阅读

面向未来的IC设计方法

 

随着集成电路制造业的飞速发展,传统的设计方法越来越受到严峻的挑战。每年设计技术的进步大约滞后制造技术20%。在器件的特征线宽进入深亚微米以后,这个矛盾显得越发的突出。主要表现在系统的集成度越来越高,使得单个芯片的复杂度成倍提高,随之而来的是设计周期无限期增加,时序的收敛问题更加棘手。从而使得IC(集成电路)的设计不能满足制造的需要。为了弥和这两者之间的鸿沟,一系列崭新的设计方法被提了出来。本文将试图就未来几年中IC设计方法学及其工具的发展中的某些热点问题作一些探讨。

 

一、 IP的引入令传统的自顶向下设计方法受到挑战。

传统的ASIC(专用集成电路)设计方法的核心在于以客户调试好的大量的标准单元(cell)和硬宏为基础进行大规模集成电路的设计,但是随着工艺水平的不断进步,器件的特征尺寸和工艺参数都发生了变化,虽然从理论上来说,可以更新工艺库,但是将数以百万计的单元移植到新的工艺尺寸上带来的工作量无疑是巨大的。这样做的直接后果就是极大的延长了开发时间,并加大了开发成本。为了提高系统的设计效率,缩短设计周期,最简捷也是必须的方法就是要能够充分利用以前的设计成果。因此以所谓的IP(知识产权)核技术为依托的自底向上的设计方法重新受到欢迎。但是,由于不同的制造工厂使用不同的工艺技术,因此工艺技术的不兼容性已经成为这种设计方法发展的最大障碍。所值得庆幸的是,越来越多的公司和厂家已经意识到了这个问题,一些工业联盟已经开始着手开发可以兼容多种工艺的技术。如果这种技术能够取得成功,那么对那些IC的开发者而言无疑是一个最大的福音,它必将极大的简化设计者的工作。
另一种有发展潜力的设计方法是使用即插即用的软IP组件,即IP的可重用性问题。软IP组件使设计者无须对子模块做任何的改动,只须通过重新配置可复用的对象,就可以快速的完成对新工艺的升级。对于软IP而言,这项技术发展的最大阻力来自于IP子系统和标准总线系统之间的接口问题,以及在SOC(片上系统)芯片设计中软硬件的划分问题。如果能提供一个标准的接口,并解决好最优化软硬件分割,那么以软IP为代表的自底向上的设计方法将对IC设计的发展起到不可估量的推动作用。

二、 C/C++语言被越来越多的引入到IC系统级设计中。

随着系统集成度的提高以及终极用户需求的多样化,现有的系统设计方法已经不能很好的满足设计的需求。一般说来,系统级的设计分为两部分:一是表达思想的自然语言,另一是将功能转换为可行的架构组件。一个系统级的设计语言应该能完成顾及硬件和软件的所有方面。然而今天的软件语言并不能理解硬件的构造,而HDL语言也不能与软件很好的协同工作,因此需要这两方面能够靠得足够的近。而C语言可以较好的平衡软件和硬件两个方面的设计需求。同时由于C/C++语言支持面向对象的设计方法,相对于传统的编码方式,面向对象有着不可比拟的生产率方面的优势。但是,C语言也有其弱势的地方。系统级设计需要复用很多的组件,还要包括测试基准,由于C语言不是专门为硬件开发而设计的,因此一些硬件的要求还不适合用C语言来表达。对于硬件设计而言,C语言也没有能够提供一个硬件设计的库。这也需要业界继续为之努力,提供一个可以扩充的C语言的子集。
我们有理由相信,随着IC设计业的发展,一种能够兼容硬件和软件的、方便使用的、新的描述方法将会崭露头角。

三、 物理设计转向COT设计方法。

在传统的ASIC设计中,设计人员要做的只是设计系统的结构,进行前端的模拟仿真并且向制造工厂提供网表。而COT设计方法,即用户拥有加工工具的设计方法,要求设计者承担物理设计的全部内容。虽然对于COT设计方法的具体实现上,设计公司仍然有分歧,但是大家一致认为,和硅片供应商(SIC)负责处理物理设计和封装的传统观念不同,在COT设计模式中,设计者必须要作到将GDSII(一种集成电路版图描述格式文件)文件提供给制造工厂,也就是说物理设计也将由设计者完成。COT不仅仅只是意味着在芯片的内部增加了布局和布线工作,而且COT的设计者还需要负责封装、测试以及成品率管理。 这样,COT设计模式将更加能够节省成本。COT的发展直接取决于设计工具自动化的程度,仅仅依靠目前现有的EDA工具很难完成从ASIC向COT的转变。因此COT设计模式的产生同时也给予EDA工具提供商一个挑战。具体地说,就是要: 不仅在系统划分、系统时钟分配、片上电源设计、时序改进和锁存器分配等等方面的算法必须要有所突破,而且在设计流程上,更高集成度的芯片设计将需要有更好的高层次工具为之提供辅助。也就是说COT不但是一种将逻辑设计和物理设计融合在一起的混合模式(其关键是要在逻辑设计阶段就能准确预见到物理布局和布线所带来的电容、电感、信号串扰、阻抗匹配等问题,当然,电和地的布线,功率耗散等等问题也不能忽视),而且是一种与传统观念完全不同的设计方法。

四、EDA向EDO的转变。

最新的一种观点认为:在电子设计的前端和后端,传统EDA方法已经发生若干变化,它们正在重塑传统的EDA工业。EDA已不能准确地反映出这一工业界当前正在发生的巨大变化,一个更精确的词将是EDO(电子设计最优化)。
一种设计模式区别于另一种设计模式的根本表现在其设计流程。目前,随着制造业的飞速发展,许多新的设计流程被不断的提出。这些设计流程总的趋势就是要使得设计能够用尽可能少的迭代次数来完成。通过自动执行许多原本依次处理的任务,以及使分析与设计创建紧密结合,其最终的目的就是希望新的设计能够一次成功而无须反复的迭代。新设计工具细致地分析了设计结果,然后做出选择使设计收敛在要求的各个目标上,这种修改-分析-再修改-再分析……的过程,本质上是一个最优化过程。这就是所谓的EDO的核心之所在。
在传统的ASIC设计中,设计被分离成了前端和后端两个孤立的部分,作前端逻辑设计的人员和后端物理设计的人员的工作基本上是分开的,他们联系的唯一纽带就是网表。然而在深亚微米出现以后,这样的设计模式已经变得令人难以忍受。由于物理设计人员很难满足逻辑设计人员的要求,致使设计的迭代次数变得越来越多。因此从这个角度上看,EDO决不是在EDA上的改良,它需要一种全新的设计思路,要有全新的能够从逻辑和物理两个角度来分析、设计芯片的混合工具。尤其是在综合这个步骤上,要求能够在综合的时候就能够对物理的层面进行分析预测,以最大可能的减小迭代次数来完成优化。EDO也对设计人员提出了更高的要求,过去那种只是了解设计步骤的一部分的设计人员将很难适应EDO的要求。在EDO的时代,要求设计人员要学会不要把自己的设计局限在某些具体的工艺上,要能够更多地把自己从设计的具体实现中解放出来,学会从整体上去考虑问题。设计人员对于设计工具的依赖程度将更加高,设计的优化程度和可靠性直接的取决于设计工具。

结语:

科学的发展, 工艺的进步, 导致了集成电路的大发展, 从而引发了IC 设计业一浪又一浪的发展高潮。随着单电子控制器件等超微型器件曙光的显现, 集成电路设计业将会遇到新的挑战和更大的发展机遇。我们坚信, 广大从事集成电路设计业的同事们, 一定能在现有的设计工具基础上,创造出更新、更完善的设计工具,将这件伟大而艰巨的集成电路设计事业完成得更好, 从而为广大消费者们设计出功能更强、体积更小、更加实用的新产品。

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集成电路制造工艺升级的过程中,晶体管微缩会终结吗...

我国集成电路产业正处发展前景一片光明的时期

国务院总理李克强在《政府工作报告》“对2018年政府工作的建议”部分中,把推动集成电路产业发展列在加...

发表于 2018-03-11 09:57 704次阅读
我国集成电路产业正处发展前景一片光明的时期

上海集成电路去年实现“双丰收” 张江企业在5G上...

海集成电路产业去年实现速度质量“双丰收”。2017年本市集成电路产业整体销售规模接近1200亿元,同...

发表于 2018-03-09 16:17 952次阅读
上海集成电路去年实现“双丰收” 张江企业在5G上...

大基金再次“扬帆”二期启动前行 丁文武将现身

步入三月,万物复苏的春天漫步而来,半导体重大事件消息也接踵而至,除了备受瞩目关注的“两会”,集成电路...

发表于 2018-03-09 15:07 522次阅读
大基金再次“扬帆”二期启动前行 丁文武将现身

沪半导体规模2017年破1200亿 年度十大亮...

上海市经信委日前公布2017年全市集成电路产业整体销售规模接近1200亿元,同比增长超过12%。同时...

发表于 2018-03-09 15:04 666次阅读
沪半导体规模2017年破1200亿  年度十大亮...

起底科技“牛股”盈方微,股市连年不顺背后是啥原因

当时年少气也盛盈方微电子股份有限公司是以集成电路设计研发为核心,通过供应链整合优化智能终端,以大数据...

发表于 2018-03-09 11:20 771次阅读
起底科技“牛股”盈方微,股市连年不顺背后是啥原因

看点:格芯举报台积电垄断 浦东张江集成电路产业能...

1.格芯向中国发改委举报台积电垄断行为; 2.紫光展锐携手KaiOS助力全球功能手机市场发展; ...

发表于 2018-03-09 11:10 389次阅读
看点:格芯举报台积电垄断 浦东张江集成电路产业能...

半导体行业掀起抢人大战 中国台湾人才最受青睐

对企业而言,半导体人才的培养是一个漫长的过程,尤其是在先进工艺、先进技术方面,更是花钱可能也达不到效...

发表于 2018-03-07 18:42 702次阅读
半导体行业掀起抢人大战 中国台湾人才最受青睐

大唐电信,为何会走到如此境地?

新浪财经讯 近日,大唐电信(8.190, -0.27, -3.19%)公布了2017年业绩预告,公司...

发表于 2018-03-07 17:20 466次阅读
大唐电信,为何会走到如此境地?

海思半导体上市了吗_海思半导体股票代码

海思半导体是一家半导体公司,海思半导体有限公司成立于2004年10月,前身是创建于1991年的华为集...

发表于 2018-03-07 16:04 3020次阅读
海思半导体上市了吗_海思半导体股票代码

2018半导体人的春天

中国集成电路产业在未来的十多年中,都将会受到国家政策的重点关注。人工智能、集成电路、第五代移动通信等...

发表于 2018-03-07 09:03 569次阅读
2018半导体人的春天

5分钟芯闻 | 集成电路列入实体经济发展第一位;...

3月5日上午,十三届全国人大一次会议在北京开幕,国务院总理李克强作政府工作报告,再次将集成电路列入政...

发表于 2018-03-06 19:04 866次阅读
5分钟芯闻 | 集成电路列入实体经济发展第一位;...

集成电路再次被写入政府工作报告,列入实体经济发展...

发表于 2018-03-06 18:59 1070次阅读
集成电路再次被写入政府工作报告,列入实体经济发展...

“大基金” 将于下半年开始投资运作

媒体报道称,国家集成电路产业投资基金(简称大基金)第二期正在紧锣密鼓募资推进中,目前方案已上报国务院...

发表于 2018-03-06 14:42 429次阅读
“大基金” 将于下半年开始投资运作

2018年科技创新新势头:集成电路列入实体经济发...

这次工作报告中,涉及人工智能、集成电路、新能源汽车等相关政策信息,体现了2018年政府重视科技创新和...

发表于 2018-03-05 18:33 2560次阅读
2018年科技创新新势头:集成电路列入实体经济发...

中国半导体产业独角兽企业分析

自国务院在2014年发表集成电路推进纲要以来,中国集成电路产业进入了飞速发展阶段。尤其是进入了最近几...

发表于 2018-03-05 16:39 1142次阅读
中国半导体产业独角兽企业分析

中国集成电路现状与前景分析

近日,国家发改委称,将在集成电路、先进计算等关系数字经济发展的战略性领域,组建若干国家产业创新中心

发表于 2018-03-05 10:29 1455次阅读
中国集成电路现状与前景分析

一文解读集成电路的工作原理(集成电路的组成及封装...

本文开始介绍了什么是集成电路与集成电路的分类,其次介绍了集成电路的工作原理,最后详细的阐述了集成电路...

发表于 2018-03-04 10:37 306次阅读
一文解读集成电路的工作原理(集成电路的组成及封装...

集成电路产业链及主要企业分析

集成电路作为一种微型电子器件或部件已经得到普遍运用。本文开始介绍了集成电路的和特点,其次介绍了集成电...

发表于 2018-03-04 10:23 903次阅读
集成电路产业链及主要企业分析

无锡集成电路产值达890亿元 华虹无锡基地项目启...

江苏省委常委、无锡市委书记李小敏在开工仪式上致辞,并宣布华虹无锡集成电路研发和制造基地等重大项目开工...

发表于 2018-03-03 12:55 512次阅读
无锡集成电路产值达890亿元 华虹无锡基地项目启...

Siemens将收购Sarokal Test S...

Sarokal的技术与 Veloce® 硬件加速器相结合,可让客户在前端和后端测试期间进行 4G 和...

发表于 2018-03-02 15:31 125次阅读
Siemens将收购Sarokal Test S...

这些集成电路封装形式,你都了解吗?

这些集成电路封装形式,你都了解吗?SOP小外形封装,PGA插针网格阵列封装,BGA球栅阵列封装,DI...

发表于 2018-03-01 11:07 475次阅读
这些集成电路封装形式,你都了解吗?

2017无锡集成电路重大项目落地 产值达890亿

中国的集成电路产业正在飞速的发展,但是地方性的发展也是格外引人注意。据悉2017无锡随着一批重大项目...

发表于 2018-02-28 10:28 297次阅读
2017无锡集成电路重大项目落地 产值达890亿

来一张2017集成电路行业薪资表

发表于 2018-02-27 21:23 568次阅读
来一张2017集成电路行业薪资表

中国集成电路产业追赶吃力 如何突围是关键

虽说中国集成电路产业还在不断地追赶世界先进水平,但是依然十分吃力。‘脉冲式’的投资策略也不再适用如今...

发表于 2018-02-26 15:10 134次阅读
中国集成电路产业追赶吃力 如何突围是关键

中文版CMOS超大规模集成电路设计第4版

发表于 2018-02-25 22:29 272次阅读
中文版CMOS超大规模集成电路设计第4版

MC68HC705K1CDW可以擦写吗

发表于 2018-01-27 20:30 264次阅读
MC68HC705K1CDW可以擦写吗

【下载】《模拟集成电路的分析与设计(英文版)》

发表于 2018-01-03 18:24 2734次阅读
【下载】《模拟集成电路的分析与设计(英文版)》

【模拟集成电路设计精粹】问答

发表于 2017-12-21 10:27 582次阅读
【模拟集成电路设计精粹】问答

【下载】《国外名校最新教材精选:模拟CMOS集成电路设计》

发表于 2017-12-20 17:57 3494次阅读
【下载】《国外名校最新教材精选:模拟CMOS集成电路设计》

TI德州仪器立体声AB类音频放大器IC原装正品TPA6011A4PWPR

发表于 2017-11-21 14:32 290次阅读
TI德州仪器立体声AB类音频放大器IC原装正品TPA6011A4PWPR

集成开关IC负载降压DC-DC稳压器LM2734XMK/NOPB

发表于 2017-11-21 14:31 258次阅读
集成开关IC负载降压DC-DC稳压器LM2734XMK/NOPB

集成电路宽输入非同步降压 DC/DC 控制器电源模块TPS40200DR

发表于 2017-11-21 14:30 253次阅读
集成电路宽输入非同步降压 DC/DC 控制器电源模块TPS40200DR