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1、第一章 集成电路(IC)设计及集成电路CAD工具应用概述,第三节 集成电路CAD概述,1.1.1计算机辅助技术,术语荟萃 CAX(Computer Aided X)计算机辅助技术 CAD(Computer Aided Design)计算机辅助设计 CAM(Computer Aided Manufacturing)计算机辅助制造,CAPP计算机辅助工艺规划 (Computer Aided Process Programming) CIMS计算机集成制造系统 (Computer Aided Manufacturing System) CAE计算机辅助工程 (Computer Aided Engin
2、eerring) CAT计算机辅助测试 (Computer Aided Test),1.3.2 EDA工具的发展与现状,集成电路最重要的生产过程包括 1.开发EDA(电子设计自动化)工具2.利用EDA进行集成电路设计; 3.根据设计结果在硅圆片上加工芯片;,4.对加工完毕的芯片进行测试; 5.对芯片进行封装; 最后经应用开发将其装备到整机系统上与最终消费者见面。,第一代用于IC设计的CAD工具出现于20世纪60年代末70年代初，只能用于芯片的版图设计及版图设计规则检查，尚不能提供电器规则检查以保证所设计的版图满足电路性能的要求。,20世纪80年代，工作站（Workstation）推出，一些CA
3、D公司推出了第二代CAD系统。这些软件不仅具有图形处理能力，而且还有原理图输入和模拟能力。随着pc机的普及，这种IC CAD开发工具又很快进入到个人计算机领域。,第三代，称之为电子设计自动化（EDA:Electronic-System Design Automation）系统。目前，设计工具已从CAD技术发展到了EDA技术.,EDA即电子设计自动化，EDA技术的发展是以计算机科学、微电子技术的发展为基础，并汇集了计算机图形学、拓扑学和计算数学等众多学科的最新成果发展起来的。,主要标志是系统及设计工具的推出（包括目前已广泛流行的硬件描述语言VHDL和Verilog机器模拟器）和逻辑设计工具的广泛
4、应用。,这些EDA系统功能覆盖了电子产品的设计全过程，从系统描述输入、综合、模拟、布图、验证、到测试都有各种各样的CAD工具，系统的设计能力已经达到每个芯片几十万到上百万门。在现代电子设计中，EDA技术已经成为一种普遍的工具，对设计者而言，熟练的掌握EDA技术，可以大大提高工作效率。,近年来，EDA设计工具根据市场需求迅速发展，出现了专门的EDA工具供应商，目前，EDA主要市场份额为美国的Cadence、Synopsys和Mentor等少数企业所垄断，中国华大集成电路设计中心是国内唯一一家EDA开发和产品供应商。,EDA设计条件,1）硬件：高性能的计算机，包括工作站（Working Stati
5、on），应用的操作系统是UNIX，还有高性能的PC机，应用的操作系统有两种，Linux和Windows。,工作站 诞生于20世纪80年代 品种:SUN,IBM,DEC,HP,SGI等公司的产品,2)软件 工作站EDA软件，微机EDA软件。,3）IC设计工程师 了解电路基础知识。至少掌握一门硬件语言，熟悉工具使用，对所作的项目有一个全面的了解。,1.3.3 目前应用广泛的EDA工具,1、Cadence EDA软件 2、Synopsys EDA软件 3、Mentor EDA 4、Zeni EDA软件,安装在工作站上的软件,EDA工具仍以工作站作为主要安装平台，尽管微机非常普及，但是由于多种原因，安
6、装在工作站上的软件普遍功能较全。,1、Cadence EDA软件,Cadence公司成立于1987年，是世界EDA业界的著名公司之一。,Cadence是一个大型的EDA软件，包括了ASIC设计整个流程所需的工具。,电路图设计工具Composer 数字仿真工具Verilog-xl 布局布线工具Silicon Ensemble,电路模拟工具Analog Artist 版图设计工具Virtuoso Layout Editor 版图验证工具Dracula,Cadence的综合工具与Synopsys的相比略有逊色，一般工作站上的综合都是由DC来完成。所以Cadence与Synopsys的结合可以说是ED
7、A 设计领域的黄金搭档。,图1 cadence的CIW用户界面,启动Cadence 软件的命令常用的有icfb,icms等,2、Synopsys EDA软件,Synopsys公司在EDA业界以它的综合工具而著称。Synopsys提倡高层设计，使用该公司的综合工具。,3、Mentor EDA,Mentor EDA公司创立于1981年，具有EDA全线产品，包括以下工具： 设计图输入 数字电路设计工具 模拟电路分析工具,数/模混合电路分析工具 逻辑综合工具 故障分析模拟工具、PCB设计、ASIC设计与校验、自动测试矢量生成（ATPG）、系统设计工具、数字信号处理（DSP）工具、FPGA设计工具等。,
8、4、Zeni EDA软件,九天（Zeni）系统是熊猫（Panda）系统的改进版。熊猫系统是我国在20世纪80年代后期自主开发的面向全定制合半定制大规模集成电路而设计的，具有可支持10万个元件规模设计能力的大型集成电路计算机辅助设计系统。,Viewlogic电路设计工具 Tanner Tools ASIC开发工具 OrCAD综合电子CAD工具,微机软件,Viewdraw-电路原理图绘制 Viewsim功能模拟，时序仿真 Viewgen从网表生成原理图 Viewfault故障仿真器 SpeedwareVHDL语言设计环境 一般前端电路设计应用较多,Viewlogic电路设计工具,Tanner To
9、ols ASIC开发工具,也能用于逻辑模拟，后端版图设计是它的强项和重点。主要有以下工具： 全定制版图编辑工具：L-Edit,其中有SPP标准单元布局布线,DRC设计规则检查,LPE版图参数提取,LVS版图电路验证。,OrCAD综合电子CAD工具,原理图设计工具OrCAD/Capture 数字/模拟电路仿真工具OrCAD/Pspice PCB版图设计工具OrCAD/layout.,另外 仿真工具modelsim 面向ASIC的NT版本的综合工具DC Compiler,第四节 习题与讨论,集成电路(Integrated Circuit) 是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有元器件和
10、电阻、电容、电感等无源器件，按着一定的电路互连，“集成”在一块半导体晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的一种器件。,1、集成电路的基本概念？,2、集成电路CAD的含义， 目前发展阶段？ Integrated Circuit Computer Aided Design EDA,3、写出英文缩写的全称： IC VLSI IC ：Integrated Circuit VLSI：Very Large Scale Integration Circuit,1）按器件结构类型： 双极集成电路 MOS集成电路 BiCMOS集成电路,4、述集成电路的几种主要分类方法, 小规模集成电
11、路 (SSI:Small Scale Integration) 中规模集成电路 (MSI:Medium Scale Integration ) 大规模集成电路 (LSI:Large Scale Integration ) 超大规模集成电路 (VLSI:Very Large Scale Integration ) 特大规模集成电路 (ULSI:Ultra Scale Integration) 巨大规模集成电路 (GLSI:Giant Scale Integration),2）按集成度（规模）分类：,单片集成电路 混合集成电路,3）按基片材料分：,4）按电路的功能分：,数字集成电路 模拟集成电路
12、数模混合集成电路,5）按应用领域分：,标准通用集成电路 专用集成电路,5、按设计步骤分集成电路设计方法分几类？都是什么？,自顶向下（top-down） 自底向上(Bottom -up),6、试述集成电路设计流程？,ASIC的一般设计步骤： 设计输入：采用草图或硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)的方式将电子系统输入到ASIC设计系统。 功能仿真 逻辑综合：对于HDL输入方式，采用逻辑综合工具建立网表对逻辑单元和其相互连接的描述。,布局前模拟：监查系统功能的正确性。 布局：确定功能块中每个单元的位置。 布线：对功能块之间和单元之间进行布线。 参数提取：
13、确定各个连接处的电阻和电容等电学参数值。 布局后模拟（后仿真）：加入世不拒不嫌增加的各种寄生电学参数之后，再次检查电子系统能否正常工作。,7、集成电路设计方法？,1.全定制设计方法(Full-Custum Design Approach) 2.半定制设计方法（Semi-Custom Design Approach）,8、衡量集成电路发展水平指标？,1、集成规模（Integration Scale） 2、特征尺寸(Feature Size),9、摩尔定律,芯片上晶体管数目每隔18个月翻一番或每两三年翻两番，这一关系称为摩尔定律（Moores Law）,10、趋势？,高密度 高I/O引脚数 高系统时钟频率 低功耗 先进封装,11、 设计要素？,高素质的工程师 完善的EDA工具 高质量的设计库,12、半定制设计方法有那几种？,门阵列（GA:Gate Array）法 门海(Sea Of Gate)法 标准单元（SC:Standard Cell）法 积木法（BB:Building Block） 可编程逻辑器件（PLD:Programmable Logic Device）设计方法。,13、标准单元法的特点？,等高不等宽,14、列出主要的EDA工具？,1、Cadence EDA软件 2、Synopsys EDA软件 3、Mentor EDA软件 4、Zeni EDA软件,
