随着集成电路的规模不断增大,其集成度已经达到深亚微米级(特征尺寸在130纳米以下),单个芯片集成的晶体管已经接近十亿个。由于其极为复杂,集成电路设计相较简单电路设计常常需要计算机辅助的设计方法学和技术手段。集成电路设计的研究范围涵盖了数字集成电路中数字逻辑的优化、网表实现,寄存器传输级硬件描述语言代码的书写,逻辑功能的验证、仿真和时序分析,电路在硬件中连线的分布,模拟集成电路中运算放大器、电子滤波器等器件在芯片中的安置和混合信号的处理。相关的研究还包括硬件设计的电子设计自动化(EDA)、计算机辅助设计(CAD)方法学等,是电机工程学和计算机工程的一个子集。集成电路设计需要进行知识产权保护和专利申请,以保护设计的创新成果。石家庄哪里的集成电路设计很好
集成电路针对特殊应用设计的集成电路(ASIC)的优点是面积、功耗、时序可以得到程度地优化。集成电路只能在整个集成电路设计完成之后才能开始制造,而且需要专业的半导体工厂的参与。集成电路可以是基于标准单元库,也可以是全定制设计。在后一种途径中,设计人员对于晶圆上组件的位置和连接有更多的控制权,而不像可编程逻辑器件途径,只能选择使用其中部分硬件资源,从而造成部分资源被浪费。集成电路的面积、功耗、时序特性通常可以得到更好的优化。北京哪家公司集成电路设计比较好集成电路设计可以优化电路的功耗和成本。
对于数字集成电路来说,设计人员更多的是站在高级抽象层面,即寄存器传输级甚至更高的系统级(有人也称之为行为级),使用硬件描述语言或高级建模语言来描述电路的逻辑、时序功能,而逻辑综合可以自动将寄存器传输级的硬件描述语言转换为逻辑门级的网表。对于简单的电路,设计人员也可以用硬件描述语言直接描述逻辑门和触发器之间的连接情况。网表经过进一步的功能验证、布局、布线,可以产生用于工业制造的GDSII文件,工厂根据该文件就可以在晶圆上制造电路。模拟集成电路设计涉及了更加复杂的信号环境,对工程师的经验有更高的要求,并且其设计的自动化程度远不及数字集成电路。
实际硬件电路会遇到的与理想情况不一致的偏差,例如温度偏差、器件中半导体掺杂浓度偏差,计算机仿真工具同样可以进行模拟和处理。总之,计算机化的电路设计、仿真能够使电路设计性能更佳,而且其可制造性可以得到更大的保障。尽管如此,相对数字集成电路,模拟集成电路的设计对工程师的经验、权衡矛盾等方面的能力要求更严格。粗略地说,数字集成电路可以分为以下基本步骤:系统定义、寄存器传输级设计、物理设计。而根据逻辑的抽象级别,设计又分为系统行为级、寄存器传输级、逻辑门级。集成电路设计需要进行性能测试和验证,以确保产品的性能指标。
人们逐渐发现,电路在设计时向电路添加一些特殊的结构(例如扫描链和内建自测试),能够方便之后的电路测试。这样的设计被即为可测试性设计,它们使电路更加复杂,但是却能凭借更简捷的测试降低整个项目的成本。随着超大规模集成电路的集成度不断提高,同时市场竞争压力的不断增加,集成电路设计逐渐引入了可重用设计方法学。可重用设计方法学的主要意义在于,提供IP核(知识产权核)的供应商可以将一些已经预先完成的设计以商品的形式提供给设计方,后者可以将IP核作为一个完整的模块在自己的设计项目中使用。由此,在实现类似功能时,各个公司就不需反复设计类似模块。这样做虽会提高商业成本,但亦降低了设计的复杂程度,从而缩短公司在设计大型电路所需的周期,从而提高市场竞争力。集成电路设计需要与其他工程领域进行紧密合作,如材料科学和制造工艺等。石家庄哪里的集成电路设计很好
集成电路设计需要进行项目管理和团队协作,以确保项目的顺利进行。石家庄哪里的集成电路设计很好
值得注意的是,电路实现的功能在之前的寄存器传输级设计中就已经确定。在物理设计阶段,工程师不不能够让之前设计好的逻辑、时序功能在该阶段的设计中被损坏,还要进一步优化芯片按照正确运行时的延迟时间、功耗、面积等方面的性能。在物理设计产生了初步版图文件之后,工程师需要再次对集成电路进行功能、时序、设计规则、信号完整性等方面的验证,以确保物理设计产生正确的硬件版图文件。随着超大规模集成电路的复杂程度不断提高,电路制造后的测试所需的时间和经济成本也不断增加。石家庄哪里的集成电路设计很好
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