芯片设计分为前端设计和后端设计,前端设计(也称逻辑设计)和后端设计(也称物理设计)并没有统一严格的界限,涉及到与工艺有关的设计就是后端设计。

 

芯片设计之后端设计

1. DFT

Design For Test,可测性设计。芯片内部往往都自带测试电路,DFT 的目的就是在设计的时候就考虑将来的测试。DFT 的常见方法就是,在设计中插入扫描链,将非扫描单元(如寄存器)变为扫描单元。关于 DFT,有些书上有详细介绍,对照图片就好理解一点。

 

2. 布局规划(FloorPlan)

布局规划就是放置芯片的宏单元模块,在总体上确定各种功能电路的摆放位置,如 IP 模块,RAM,I/O 引脚等等。布局规划能直接影响芯片最终的面积。

 

3. CTS

Clock Tree Synthesis,时钟树综合,简单点说就是时钟的布线。由于时钟信号在数字芯片的全局指挥作用,它的分布应该是对称式的连到各个寄存器单元,从而使时钟从同一个时钟源到达各个寄存器时,时钟延迟差异最小。这也是为什么时钟信号需要单独布线的原因。

 

4. 布线(Place & Route)

这里的布线就是普通信号布线了,包括各种标准单元(基本逻辑门电路)之间的走线。比如我们平常听到的 0.13um 工艺,或者说 90nm 工艺,实际上就是这里金属布线可以达到的最小宽度,从微观上看就是 MOS 管的沟道长度。

 

5. 寄生参数提取

由于导线本身存在的电阻,相邻导线之间的互感,耦合电容在芯片内部会产生信号噪声,串扰和反射。这些效应会产生信号完整性问题,导致信号电压波动和变化,如果严重就会导致信号失真错误。提取寄生参数进行再次的分析验证,分析信号完整性问题是非常重要的。

 

6. 版图物理验证

对完成布线的物理版图进行功能和时序上的验证,验证项目很多,如 LVS(Layout Vs Schematic)验证,简单说,就是版图与逻辑综合后的门级电路图的对比验证;DRC(Design Rule Checking):设计规则检查,检查连线间距,连线宽度等是否满足工艺要求, ERC(Electrical Rule Checking):电气规则检查,检查短路和开路等电气 规则违例等等。