本書介紹了集成電路設(shè)計的相關(guān)知識和主要EDA工具的使用方法,即從晶體管的模型開始擴展至集成電路設(shè)計中的相關(guān)知識,同時對集成電路的主要EDA廠商及其主流工具進行了介紹。其中,在模擬集成電路EDA工具部分,結(jié)合原理圖編輯、模擬電路各種功能仿真、版圖設(shè)計以及驗證等各個流程,介紹了電路設(shè)計及仿真工具Cadence Spectre、版圖設(shè)計工具Cadence Virtuoso、版圖驗證及參數(shù)提取工具Mentor
Calibre等;在數(shù)字集成電路EDA工具方面,先介紹了硬件描述語言Verilog-HDL,然后介紹了RTL仿真工具Modelsim和邏輯綜合工具Design Compiler的使用,對邏輯綜合中的主要流程、基本約束等進行了設(shè)計示范,*后介紹了數(shù)字后端版圖工具IC Compiler和Encounter。書中主要設(shè)計步驟都配有相應(yīng)的實例進行說明。
本書可作為微電子與固體電子學專業(yè)實驗實踐教材,也可作為相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的自學參考書。
集成電路發(fā)展到今天,晶體管的特征尺寸已經(jīng)達到10?nm以下,單一芯片的晶體管數(shù)目達到幾百億的數(shù)量級,電路設(shè)計中的每一步工作完全依靠人工已經(jīng)變得不切實際。集成電路EDA(電子設(shè)計自動化)技術(shù)很好地為設(shè)計者減輕了壓力,讓大規(guī)模集成電路設(shè)計成為了可能。采用集成電路EDA技術(shù)不但可以提高集成電路設(shè)計的能力,而且在集成電路設(shè)計可靠性上也具有一定的保證。
本書介紹了集成電路設(shè)計的EDA工具及其驗證技術(shù),具有較強的實用性。全書內(nèi)容共分8章。
第1章主要介紹MOSFET晶體管模型,包括基于電荷的MOSFET模型、基于電流的MOSFET模型、動態(tài)晶體管模型和非準靜態(tài)晶體管模型。最后討論了幾種用于計算機仿真設(shè)計的MOSFET模型。
第2章概述了集成電路EDA技術(shù),主要介紹了集成電路設(shè)計全定制和半定制流程、集成電路的主要EDA廠商及相應(yīng)工具。
第3章介紹了模擬集成電路設(shè)計的Spectre工具,包括瞬態(tài)分析、直流分析和穩(wěn)定性分析等各種電路分析方法,對配置文件、運行窗口、庫文件管理等方面也進行了介紹,最后對原理圖編輯方法進行了介紹,并且以一個設(shè)計實例對相應(yīng)功能進行示范。
第4章主要介紹模擬集成電路版圖設(shè)計方法與驗證方法,在介紹完版圖的基本設(shè)計規(guī)則后,討論Cadence Virtuoso的使用方法,并詳細討論了模擬版圖驗證和提取工具Mentor Calibre的主要界面和操作,最后用實例進行說明。
第5章首先對數(shù)字集成電路設(shè)計進行概述,包括一些基本語法和規(guī)范,并舉例說明組合邏輯電路和時序邏輯電路;之后對仿真工具Modelsim進行了總體說明,從Modelsim的特點應(yīng)用到基本使用方法,再延伸到一些高級用法,不僅囊括了建立工程、建立仿真環(huán)境、啟動仿真、觀測仿真結(jié)果等基本內(nèi)容,還包含了使用過程中的一些小技巧。
第6章主要對邏輯綜合及綜合工具Design Compiler進行了詳細說明,包括TCL文件的撰寫、設(shè)計配置、綜合工藝庫使用和基本的綜合流程介紹;對綜合后進行靜態(tài)時序分析的方法進行了討論,同時關(guān)注了各種約束,如輸入輸出約束、組合邏輯路徑約束和設(shè)計環(huán)境約束等;最后以設(shè)計實例介紹整個綜合流程。
第7章圍繞Synopsys公司的產(chǎn)品ICC(ICCompiler)對數(shù)字集成電路的各物理實現(xiàn)流程進行介紹,并詳細介紹了數(shù)據(jù)準備、布局布線、電源規(guī)劃和時鐘樹綜合等。
第8章重點介紹了Mentor 公司的Encounter工具。
本書由廈門理工學院副教授陳鋮穎主持編纂。北方工業(yè)大學戴瀾副教授、張曉波高級實驗師,中科院微電子所張鋒研究員為主要編著者,另外,中科院微電子所的王雷博士、中科院自動化所蔣銀坪助理研究員、郭陽博士,華大九天軟件有限公司梁曼工程師也參與了本書的編寫工作。其中,陳鋮穎完成了第1、3章的編寫;第2章由張曉波編寫,戴瀾完成了第4、6、7章的編寫,張鋒完成了第5、8章的編寫。
本書得到了國家自然科學基金項目(61704143)、福建省自然科學基金面上項目(2018J01566)、福建省本科高校一般教育教學改革研究項目(FBJG?20180270)、廈門理工學院教材建設(shè)基金資助項目的資助。在此表示感謝!
由于本書涉及知識面較廣,加之時間倉促,編者水平有限,書中難免存在不足之處,懇請讀者批評指正。另外,考慮到大家的使用習慣,書中一些電路圖形符號未使用新的國際標準符號,特此說明。
編 者
2018年12月