VLSI设计的概述PPT课件下载推荐.ppt

1、p硅园片直径：考虑到集成电路的流片成品率和生产成本，每个硅园片上的管芯数保持在300个左右。（inch）2022/11/111 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索DIP：双列直插封装（60年代）FP（Flat Package）:扁平封装PLCC：塑料有引线芯片载体封装LCC：有引线芯片载体封装BGA:球栅阵列封装（90年代初）QFP:四边引出扁平封装（80年代）CPGA（Ceramic Pin Grid Array）:陶瓷基板PGA 2022/11/112 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索制造工艺制造工艺p双极型双极型BipolarBipolar工艺工艺：最早

2、采用的工艺，多数使用TTLTTL （Transistor-Transistor Transistor-Transistor LogicLogic）或 ECLECL（Emitter-Emitter-Coupled Coupled LogicLogic），耐压高、速度快，通常用于功率电子、汽车、电话电路与模拟电路；pCMOSCMOS工工艺艺：Complememtary Complememtary MOSMOS，铝栅晶体管被多晶硅栅所代体，更易于实现n n沟MOSMOS和p p沟MOSMOS两种类型的晶体管，即同一集成电路硅片上实现互补MOSMOS工艺。生产工艺更简单，器件面积更小。它的晶体管密度大

3、，功耗小。比双极型集成电路要偏宜，半导体产业的投资和集成电路市场的发展倾向于MOSMOS电路；pBiCMOSBiCMOS工工艺艺：双极型BipolarBipolar和CMOSCMOS两种工艺的结合。管芯中大部分采用CMOSCMOS，外围接口采用双极型BipolarBipolar，做到功耗低、密度大，电路输出驱动电流大。2022/11/113 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索p特征尺寸特征尺寸越来越小（2000K）p时钟速度时钟速度越来越高（500MHz）p电源电压单位功耗电源电压单位功耗越来越低（9层）pI/0I/0引脚引脚越来越多（1200）p功耗功耗越来越大 1.1.3

4、1.1.3 集成电路发展的特点集成电路发展的特点2022/11/114 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 1.2 1.2 摩尔定律（摩尔定律（MooreMoores Laws Law）1960年，美国Intel公司Gordon Moore预言集成电路的发展遵循指数规律（ITIT行行业业神神话话），人们称之为”摩尔定律”，其主要内容如下：（原原内内容容：每每1818个个月月，相相同同面面积积大大小小的的芯芯片片内内，晶晶体体管管数量会增加一倍）数量会增加一倍）（1）集成电路最小特征尺寸以每三年减小70%的速度 下降，集成度每一年翻一番；（2）价格每两年下降一半；（3）这种规律在

5、30年内是正确的（从1965年开始）。2022/11/115 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索pCPU发展趋势p多核心p更小的布线宽度和更多的晶体管 p更高的总线速度，更大的二级缓存cache（制造成本很高）图1 8 Intel Core Yonah 65nm核心处理器2022/11/116 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 Electronic Design Automation：电子设计自化电子设计自化。它的发展是以计算机科学、微电子技术的发展为基础的，并融合了应用电子技术、智能技术以及计算机图形学、拓扑学、计算数学等众多学科的最新成果发展起来的。简单的

6、说，EDA就是立足于计算机工作平台计算机工作平台而开发出来的一整套先进的设计电子系统的软件软件。熟练地掌握EDA技术，可以大大提高工作效率。1.3.1 EDA1.3.1 EDA的含义的含义2022/11/117 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索1.3.2 EDA1.3.2 EDA技术发展的三个阶段技术发展的三个阶段行为行为综合功能逻辑综合90年代高层次设计自动化逻辑布局布线80年代计算机辅助工程版图图形生成掩模70年代计算机辅助设计图1 10 EDA技术的发展阶段CADCAEEDACADCAEEDASOC（基于平台和IP复用技术）2022/11/118 第1章 VLSI概述路

7、漫漫其修远兮 吾将上下而求索CADCAD（Computer Aided DesignComputer Aided Design）阶段）阶段CADCAD阶段：阶段：是EDA技术发展的早期阶段。原因：计算机的功能比较有限（16位），还没有普 及；电子设计软件功能比较弱。用途：对设计的电路的性能进行一些模拟和预测；完成PCB板的布局布线及简单的版图绘制。CAECAE（Computer Aided EngineeringComputer Aided Engineering）阶段）阶段CAECAE阶段：集成电路规模扩大，电子系统设计逐步复杂使 得CAD工具逐步完善和发展，尤其是设计方法 学、设计工具集成

8、化。特点：单点设计工具和单元库逐渐完善，开始有许多单 点工具集成在一起，工作效率大大提高。2022/11/119 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索EDAEDA（Electronic Design AutomationElectronic Design Automation）阶段）阶段电子设计的要求电子设计的要求：工艺进入深亚微米；芯片规模达到上百万、上千万甚 至上亿个晶体管；芯片的工作速度达到Gbps（GHz/s）级。EDAEDA辅助设计层次辅助设计层次：系统级、门级和物理实现级。EDAEDA设计涉及的电子电路设计领域：设计涉及的电子电路设计领域：低频到高频；线性电路到非线性

9、电路；模拟电路到数字电路；PCB板设计到FPGA开发。2022/11/1110 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索系统级设计混合电路设计综合与仿真数字电路设计模拟电路设计PCB板设计版图设计高速电路设计EDA工具工具PLD开发图1 11 EDA技术的主要应用范畴2022/11/1111 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索1.3.3 EDA1.3.3 EDA技术的特点及发展方向技术的特点及发展方向1.EDA1.EDA技术特点：技术特点：（1）（1）高层次综合与优化高层次综合与优化目的：更好的支持自顶向下的设计方法。（2）（2）采用硬件描述语言进行设计采用硬件描述语

10、言进行设计（VHDLVHDL，Verilog HDL）Verilog HDL）特点：语言的公开可利用性；设计与工艺的无关性；宽范围的描述能力；便于组织大规模系统设计；便于设计复用、保存和修改；更适合描述大规模数字系统，能够使设计者在比较抽象的层次上对所设计的系统结构和逻辑功能进行描述。2022/11/1112 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索（3）（3）开放性和标准化开放性和标准化 现代EDA工具普遍采用标准化和开放性框架结构，任何一个EDA系统只要建立符合标准化和开放性框架结构，就可以接纳其他厂商的EDA工具一起进行设计，实现EDA工具间组合和资源共享。（4）IP（4）IP

11、模块的设计和可重复利用模块的设计和可重复利用2.EDA2.EDA技术发展方向：技术发展方向：（1）智能化更高、功能更强、高层次综合；（2）支持软、硬协同设计；（3）EDA技术将随着微电子技术、计算机技术不断发展。2022/11/1113 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索1.3.4 1.3.4 常用常用 EDAEDA工具工具排名公司名1999200020012001/2000增长率2001年市场占有率1Cadence523.4634.9838.832.1%31.2%2Synopsys491.7415.4332.9-19.9%12.4%3Mentor Graphics327.83

12、48.9329.8-5.5%12.3%4Avant!220.3222.3241.38.6%9.0%5Agilent50.966.280.020.9%3.0%全球EDA市场总计2,274.42,497.32,686.37.6%100%目前全球EDA软件由Cadence、Synopsys、Mentor三大厂商主导的局面，短时间内很难改变。其中，cadence强项为IC版图设计和PCB设计；Synopsys强项为逻辑综合；Mentor强项为PCB设计和深亚微米IC设计验证和测试。2022/11/1114 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索EDAEDA工具分类工具分类EDA工具分类工具

13、分类使用目的使用平台器件属性设计流程PCB设计IC设计PLD设计工作站（UNIX）PC（Windows/Linux）设计输入综合工具仿真工具版图设计HDL输入电路图输入行为综合逻辑综合行为仿真逻辑仿真数/模混合仿真布局布线后仿真电路模拟数字电路设计模拟电路设计2022/11/1115 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索IC设计工具p设计输入与仿真pCadence:Virtuoso composer、Verilog_XL、NCVHDL、NCSimpAldec：ActiveHDLpMentor：ModelsimpSynopsys：VCS/VSSp综合工具:HDL转化为门级网表pSy

14、nopsys：DC ExpertpCadence:BuilderGatespSynplicity：Synplify prop布局布线工具pCadence:PKS和SEPKSpSynopsys：Physical Compilerp物理版图设计和验证工具pCadence:Virtuoso Layout Editor pSynopsys:ComosSEp模拟电路编辑与仿真工具pSynopsys:HSpicepCadence:Spectre Simulator2022/11/1116 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索2022/11/1117 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上

15、下而求索2022/11/1118 第1章 VLSI概述路漫漫其修远兮 吾将上下而求索VCSVCS是是是是SynopsysSynopsys公司的公司的公司的公司的VerilogVerilogHDLHDL仿真软件，仿真软件，仿真软件，仿真软件，SciroccoScirocco是是是是VHDLVHDL软件软件软件软件VCS/VCS/SciroccoSciroccoActive HDLActive HDL是是是是AldecAldec的的的的VerilogVerilogHDL/VHDLHDL/VHDL仿真软件，简单仿真软件，简单仿真软件，简单仿真软件，简单易用易用易用易用Active HDLActive HDL这些都是这些都是Cadence公司的公司的VHDL/VerilogHDL仿真工具，其仿真工具，其中中NCVerilog的前身是的前身是Verilog仿真软件仿真软件Verilog-XL;NC-VHDL用于用于VHDL仿真；仿真；NC-Sim这能对这能对VerilogHDL/VHDL进行混合仿真进行混合仿真NCVerilog/NC-VHDL/NC-SimVerilog-XLMentor的子公司的子公司Model Te