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1、电子科技大学,可编程ASIC设计,电子科技大学通信与信息工程学院,电子科技大学,可编程ASIC设计,总学时：48 上课：40 实验：8,电子科技大学,绪论,学时分配：2,电子科技大学,可编程ASIC技术,ASIC：Application Specific Integrated Circuit专用集成电路 可编程ASIC：指由用户编程实现所需功能的专用集成 电路。 可编程ASIC技术应用于IC的设计验证， 以及电子系统的可编程设计。,电子科技大学,本门课的主要内容,讲述数字ASIC前端设计(系统设计)的方法。 FPGA/CPLD等可编程逻辑器件的应用设计方法。 复杂数字系统的高层建模与验证方法。
2、,电子科技大学,提纲,1.绪论 (1)。 2.设计流程 (1)。 3.模块化硬件与进程模型 (1.5)。 4.信号传输模型 (1.5)。 5.核心语法与基础电路设计 (2)。 6.状态机设计 (2)。 7.可靠设计与高速设计 (3)。 8. 可编程逻辑器件(1)。 9.数字信号处理的fpga实现 (3)。 10.数字系统的RTL设计 (3)。,电子科技大学,进度,1.绪论 。 2.设计流程 。 3.模块化硬件与进程模型 。 4.信号传输模型 。 5.核心语法与基础电路设计 。 6.状态机设计 。 7.可靠设计与高速设计 。 8. 可编程逻辑器件。 9.数字信号处理的fpga实现。 10.数字系
3、统的RTL设计。,电子科技大学,关于作业,常规作业。平时分数的依据之一。,电子科技大学,考试分数,考试分数的组成： 卷面分数 + 平时分(由实验表现、实验报告、作业情况、平时讨论等决定)；,电子科技大学,实践机会,常规安排的实验； 可能为部分同学提供的实际项目实战机会。,电子科技大学,参考资料,1.数字设计原理与实现(Digital Design Principles and Practices)，John F.Wakerly(思科系统公司，斯坦福大学) 机械工业出版社； 2.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计，西安工业出版社； 3.VHDL设计表示与综合，机械工业出版社； 4.数字集成系
4、统的结构化设计与高层次综合 王志华，邓仰东 清华大学出版社； 5.数字信号处理的fpga实现，清华大学出版社； 6.可重用设计方法学。,电子科技大学,网络资源, www.opencores.org B Metech版 清华eda工具ftp: (pd) 166.111.64.68。帐号密码可在清华bbs的Metech或者circuit版查找。 Oday软件发布：www.nforce.nl 电子工程专辑：,电子科技大学,VLSI设计,VLSI(超大规模集成电路),通用集成电路,专用集成电路 (ASIC),大量生产且设计比较规则。如存储器等。,面向某一应用背景而专门设计。,电子科技大学,全球IC产业
5、的演变(1),1.80年代之前，系统公司时代 IC产业还没有真正从电子产业独立出来，集成电路的生产仍属于系统公司业务的一部分，这包括系统设计、IC设计、以及IC制造和封装测试等。代表企业有IBM,Burroughs,NEC等。,电子科技大学,全球IC产业的演变(2),2.80年代，IDM(Integrated Device Manufacturer)时代 IDM的兴起，使得IC产业走上了独立发展的道路。以Intel、TI(Texas Instrument)为代表，其业务过程涵盖系统设计、IC设计、IC制造和封装测试。,电子科技大学,全球IC产业的演变(3),3.90年代，Foundry时代 集
6、成电路的产业链发生了显著的裂变，新兴的IC设计公司不再拥有自己的生产线，被称作Fabless，同时，现有的IDM企业也逐步将越来越多的生产外包给Foudry。,电子科技大学,全球IC产业的演变(4),4.新世纪，后Foundry时代 IC产业链的裂变还在继续，在设计方面，IP(知识产权)供应商和Design Foundry(设计代工企业)开始出现并迅速成长；在生产方面，生产技术提供者(往往是大型的IDM企业)与生产者出现了相互独立的倾向，具有技术实力和成果的公司为生产企业提供已验证的生产技术，生产企业则将之运用于大规模的生产。,电子科技大学,Moore Law,Intel 戈登.摩尔于1965
7、年提出，硅晶圆每平方英寸所能容纳的晶体管数目每1218个月就提高一倍。,电子科技大学,IC设计背景,摩尔定律,EDA工具发展,SOC,电子系统复杂性和带宽,电子信息产品升级速度,IC产业裂变,电子科技大学,芯片,电子系统的SOC设计理念,SOC：System On a Chip,cpu,内存,外设,其他控制及 运算单元,其他部件,关键：IP core的设计和交易,电子科技大学,电子产品利润分配,应用系统设计：= 60%。,电子科技大学,IC设计背景,信息产业和高新技术产业的核心和战略产业是集成电路产业。,摩尔定律,EDA工具发展,SOC,电子系统复杂性和带宽,电子信息产品升级速度,SOC是当前
8、IC设计发展的主流，开发和应用SOC也是当前IT产业发展的需要。,IC产业裂变,电子科技大学,中国IC产业的发展趋势(1),巨大的市场空间“十五”期间，信息产业预计将保持20%以上的增长速度我国的集成电路市场仍将保持年均30%以上的增长速度。2000年集成电路市场销售额达到975亿元, 到2005年，市场需求总规模预计将达到2900亿元，成为世界主要集成电路市场之一。,电子科技大学,中国IC产业的发展趋势(2),政策的优惠 2000年底，国务院颁布了关于鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策（也称18号文件）。信息产业部制定的“十五”产业规划中，提出IC产业要以芯片设计为突破口。 人力资源供
9、给2002年，我国的IC设计人才仅有3000到4000人，到2008年，需求量将达25万人。而目前缺口基本上集中在前端设计。,电子科技大学,SOC产业政策与发展思路(1),从IC设计企业赢利之年开始，所得税两年免税，三年减半。(负面效应：中芯上市的股价委靡) “十五”期间国家已安排了10个重大专项，第一批财政拨款达53.9亿元，把IC放到第一位，在中国的科技投资里，这是空前的。 我们要突破高性能CPU设计瓶颈，建立中国自己的SOC设计平台，建立IP核库。形成若干个产业化基地，并培养出一批高水平的IC设计人才。,电子科技大学,SOC产业政策与发展思路(2),十五期间重点支持产品包括：1.CPU产
10、品微处理器、微控制器、DSP；2.移动芯片基站芯片、射频芯片、军用电 路及其支持产品；3.数字音视频电路数字VCD、DVD、DTV、HDTV、数码相机、PDA等支持产品；4.IC卡芯片电话卡、身份卡、金融卡等；5.量大、面广的适销对路产品CMOS运放、存储卡等。,SOC设计业的技术创新（1）,IT行业的核心是IC，IC知识产权的核心是设计，因此，加强IC设计业的技术创新已成为头等重要的任务。IC设计创新的主要任务有两个创新和四个关键技术： 1.SOC。这里包括： 1)算法功能的突破。增加模糊算法、神经元算法以及安全算法。 2)电路结构突破。CMOS还有很长的生命力，但由于引入RF和Flash等
11、将有新的发展。 2.MEMS。是微电子、机械、光学技术的结合。 3.DNA。是指微电子和生命科学结合的创新领域。 4.设计技术。设计方法创新。,SOC设计业的技术创新（2）,实现SOC的技术突破，所需要的关键技术有：1)软硬件协同技术。2)IP模块库。3)模块连接界面的综合分析。4)IP的重用标准和流程。,电子科技大学,电子系统设计方法的演变过程,CAD阶段(20世纪60 80初期)开始用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。许多软件公司如Mentor，Daisy System等进入市场，软件工具产品增多。但设计各阶段的软件彼此独立，不利于快速设计；且这些软件仍不提供系统
12、级的仿真与综合，不利于复杂系统设计。,电子科技大学,电子系统设计方法的演变过程,CAD阶段(20世纪60 80初期)2. CAE阶段(20世纪80初期 90初期)各种设计工具，如原理图输入、编译与链接、逻辑模拟、测试码生成、版图自动布局以及各种单元库均已齐全。可以由RTL级开始，实现从设计输入到版图输出的全过程设计自动化。典型的CAE系统有Mentor Graphics、Valid Daisy等公司的产品。,电子系统设计方法的演变过程,CAD阶段(20世纪60 80初期)CAE阶段(20世纪80初期 90初期)EDA阶段(20世纪90 )微电子工艺水平已经达到深亚微米级，一个芯片上已经可以集成数百万乃至上千万只晶体管，工作速度可以达到Gb/s。人们开始追求贯彻整个设计过程的自动化。设计方法演变成“自顶向下”。出现硬件描述语言(HDL)。设计者可将精力集中于创造性的方案与概念的构思上。,
