隨著集成電路的規模不斷增大,其集成度已經達到深亞微米級(特征尺寸在130納米以下),單個芯片集成的晶體管已經接近十億個。由于其極為復雜,集成電路設計相較簡單電路設計常常需要計算機輔助的設計方法學和技術手段。集成電路設計的研究范圍涵蓋了數字集成電路中數字邏輯的優化、網表實現,寄存器傳輸級硬件描述語言代碼的書寫,邏輯功能的驗證、仿真和時序分析,電路在硬件中連線的分布,模擬集成電路中運算放大器、電子濾波器等器件在芯片中的安置和混合信號的處理。相關的研究還包括硬件設計的電子設計自動化(EDA)、計算機輔助設計(CAD)方法學等,是電機工程學和計算機工程的一個子集。集成電路設計需要進行知識產權保護和專利申請,以保護設計的創新成果。石家莊哪里的集成電路設計很好
集成電路針對特殊應用設計的集成電路(ASIC)的優點是面積、功耗、時序可以得到程度地優化。集成電路只能在整個集成電路設計完成之后才能開始制造,而且需要專業的半導體工廠的參與。集成電路可以是基于標準單元庫,也可以是全定制設計。在后一種途徑中,設計人員對于晶圓上組件的位置和連接有更多的控制權,而不像可編程邏輯器件途徑,只能選擇使用其中部分硬件資源,從而造成部分資源被浪費。集成電路的面積、功耗、時序特性通常可以得到更好的優化。北京哪家公司集成電路設計比較好集成電路設計可以優化電路的功耗和成本。
對于數字集成電路來說,設計人員更多的是站在高級抽象層面,即寄存器傳輸級甚至更高的系統級(有人也稱之為行為級),使用硬件描述語言或高級建模語言來描述電路的邏輯、時序功能,而邏輯綜合可以自動將寄存器傳輸級的硬件描述語言轉換為邏輯門級的網表。對于簡單的電路,設計人員也可以用硬件描述語言直接描述邏輯門和觸發器之間的連接情況。網表經過進一步的功能驗證、布局、布線,可以產生用于工業制造的GDSII文件,工廠根據該文件就可以在晶圓上制造電路。模擬集成電路設計涉及了更加復雜的信號環境,對工程師的經驗有更高的要求,并且其設計的自動化程度遠不及數字集成電路。
實際硬件電路會遇到的與理想情況不一致的偏差,例如溫度偏差、器件中半導體摻雜濃度偏差,計算機仿真工具同樣可以進行模擬和處理。總之,計算機化的電路設計、仿真能夠使電路設計性能更佳,而且其可制造性可以得到更大的保障。盡管如此,相對數字集成電路,模擬集成電路的設計對工程師的經驗、權衡矛盾等方面的能力要求更嚴格。粗略地說,數字集成電路可以分為以下基本步驟:系統定義、寄存器傳輸級設計、物理設計。而根據邏輯的抽象級別,設計又分為系統行為級、寄存器傳輸級、邏輯門級。集成電路設計需要進行性能測試和驗證,以確保產品的性能指標。
人們逐漸發現,電路在設計時向電路添加一些特殊的結構(例如掃描鏈和內建自測試),能夠方便之后的電路測試。這樣的設計被即為可測試性設計,它們使電路更加復雜,但是卻能憑借更簡捷的測試降低整個項目的成本。隨著超大規模集成電路的集成度不斷提高,同時市場競爭壓力的不斷增加,集成電路設計逐漸引入了可重用設計方法學。可重用設計方法學的主要意義在于,提供IP核(知識產權核)的供應商可以將一些已經預先完成的設計以商品的形式提供給設計方,后者可以將IP核作為一個完整的模塊在自己的設計項目中使用。由此,在實現類似功能時,各個公司就不需反復設計類似模塊。這樣做雖會提高商業成本,但亦降低了設計的復雜程度,從而縮短公司在設計大型電路所需的周期,從而提高市場競爭力。集成電路設計需要與其他工程領域進行緊密合作,如材料科學和制造工藝等。石家莊哪里的集成電路設計很好
集成電路設計需要進行項目管理和團隊協作,以確保項目的順利進行。石家莊哪里的集成電路設計很好
值得注意的是,電路實現的功能在之前的寄存器傳輸級設計中就已經確定。在物理設計階段,工程師不不能夠讓之前設計好的邏輯、時序功能在該階段的設計中被損壞,還要進一步優化芯片按照正確運行時的延遲時間、功耗、面積等方面的性能。在物理設計產生了初步版圖文件之后,工程師需要再次對集成電路進行功能、時序、設計規則、信號完整性等方面的驗證,以確保物理設計產生正確的硬件版圖文件。隨著超大規模集成電路的復雜程度不斷提高,電路制造后的測試所需的時間和經濟成本也不斷增加。石家莊哪里的集成電路設計很好
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