Virtuosocadence教程轻松学学习.pptx
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1、IC设计基础集成电路制造过程示意图：第1页/共162页第一页，编辑于星期日：七点 三十六分。IC设计基础集成电路设计域主要包括三个方面：行为设计（集成电路的功能设计）结构设计（逻辑和电路设计）物理设计（光刻掩模版的几何特性和物理特性的具体实现）第2页/共162页第二页，编辑于星期日：七点 三十六分。IC设计基础集成电路设计层次主要包括五个层次：（）系统级（）算法级（）寄存器传输级（RTL级）（）逻辑级（）电路级第3页/共162页第三页，编辑于星期日：七点 三十六分。IC设计基础集成电路设计特点：（1）集成电路对设计正确性提出了更为严格的要求。（2）集成电路对外引出端的数目受外形尺寸限制，外形尺
2、寸与封装内芯片的引脚数目不可能同步增加，给芯片的检测带来困难。（3）集成电路的布局、布线等版图设计更加复杂，只有最终生成设计版图，通过制作掩模、流片，才能真正实现集成电路的各种功能。（4）集成电路设计必须采用分层次设计和模块化设计。第4页/共162页第四页，编辑于星期日：七点 三十六分。IC设计基础避免集成电路设计中出现错误措施有：（1）在芯片中设置容错电路，使芯片具有一定的修正功能。（2）借助计算机辅助设计工具（EDA工具）对设计的每个阶段进行反复验证和检查，并对物理因素与电学性能的交织问题进行考虑，以保证设计的正确性。第5页/共162页第五页，编辑于星期日：七点 三十六分。IC设计基础设计
3、信息描述：集成电路设计信息描述主要有设计图和语言描述方式。与设计层次相对应的设计描述主要有功能描述、逻辑描述、电路描述、版图描述。功能和逻辑描述可用设计图和语言实现。逻辑描述用逻辑图和逻辑语言实现。电路描述用电路图实现。版图描述采版图实现第6页/共162页第六页，编辑于星期日：七点 三十六分。IC设计基础IC设计流程：第7页/共162页第七页，编辑于星期日：七点 三十六分。IC设计基础理想的IC设计：根据设计要求进行系统编译，得到系统性能和功能描述；由系统性能和功能描述直接编译出逻辑和电路描述；再由逻辑和电路描述直接编译出相应的物理版图描述。但由于缺少有效的CAD工具，这种技术迄今难以实现。目
4、前硅编译器是设计自动化程度最高的一种设计技术，可实现算法级或寄存器传输级到掩模版图，但是适用于少数几种高度规则结构的集成电路。第8页/共162页第八页，编辑于星期日：七点 三十六分。IC设计基础典型的实际分层次设计流程：第9页/共162页第九页，编辑于星期日：七点 三十六分。IC设计基础分层次设计流程主要适用于数字系统设计，模拟IC设计基本上是手工设计。即便是数字IC设计，也需要较多的人工干预。第10页/共162页第十页，编辑于星期日：七点 三十六分。IC设计基础IC设计方法（1）全定制设计（2）半定制设计通道门阵列法门海法（3）定制设计标准单元法通用单元法第11页/共162页第十一页，编辑于
5、星期日：七点 三十六分。第二章EDA概述电子设计自动化（EDA：ElectronicDesignAutomation）就是利用计算机作为工作平台进行电子自动化设计的一项技术。涵盖内容：系统设计与仿真，电路设计与仿真，印制电路板设计与校正，集成电路版图设计数模混合设计，嵌入式系统设计，软硬件系统协同设计，系统芯片设计，可编程逻辑器件和可编程系统芯片设计，专用集成电路设计等第12页/共162页第十二页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述高级硬件描述语言的完善和IP（IntellectualProperty）芯核被广泛使用，使得电子系统和设计方式发生了根本性的转变。IP是集成电路知识产权模块的
6、简称，定义为：经过预先设计、预先验证，具有相对独立的功能，可以重复使用在SoC和ASIC中的电路模块。IP分三类：软核IP固核IP硬核IP第13页/共162页第十三页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述软核IP（softIP）是用可综合的硬件描述语言描述的RTL级电路功能块，不涉及用与什么工艺相关的电路和电路元件实现这些描述。优点：设计周期短，设计投入少，不涉及物理实现，为后续设计留有很大发挥空间，增大了IP的灵活性和适应性。缺点：会有一定比例的后续工序无法适应软核IP设计，从而造成一定程度的软核IP修正，在性能上有较大的不可预知性。第14页/共162页第十四页，编辑于星期日：七点 三十
7、六分。EDA概述硬核IP（HardIP）是经过布局、布线并针对某一特定工艺库优化过的网表或物理级版图，通常是GDS-Stream的文件形式。优点：在功耗、尺寸方面都作了充分的优化，有很好的预知性。缺点：由于对工艺的依赖性使得其灵活性和可移植性都较差。第15页/共162页第十五页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述固核IP（FirmIP）是已经基于一般工艺库进行了综合和布局IP核，通常以网表的形式提交客户使用。固核IP在结构、面积以及性能的安排上都已进行了优化。固核IP提供了介于软和IP和硬核IP之间的一个折中方案，比起硬核IP，具有较好的灵活性和可移植性，比起软和IP在性能和面积上有较好
8、的可预知性。第16页/共162页第十六页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述EDA发展概况：（1）20世纪60、70年代出现计算机辅助设计（CAD）（2）随后出现CAE、CAM、CAT、CAQ。（3）20世纪80年代，初级的具有自动化功能的EDA出现。（4）20世纪90年代，EDA技术渗透到电子设计和集成电路设计各个领域，形成了区别于传统设计的整套设计思想和方法。（5）当前，深亚微米工艺和SoC设计对EDA技术提出更高更苛刻的要求。第17页/共162页第十七页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述EDA与传统CAD主要区别：（1）DEA提供的电路图形背后依靠标准的程序化模型或模型库的
9、支持，使得设计的电路具有仿真和分析的基本条件，传统CAD仅仅是辅助作图工具，图形背后没有深层次的物理含义。（2）EDA自动化、智能化程度更高，功能丰富完善。（3）EDA的开放性和数据交换性更好。（4）EDA技术面向设计对象，更贴近实践。第18页/共162页第十八页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述EDA技术特征：（1）硬件采用工作站和PC机。（2）具有IP模块化芯核的设计和可重复利用功能。（3）EDA技术采用高级硬件描述语言描述硬件结构、参数和功能，具有系统级仿真和综合能力。第19页/共162页第十九页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述EDA工具一般由两部分组成：逻辑工具物理工
10、具物理工具主要实现物理布局布线。逻辑工具基于网表、布尔逻辑、传输时序等概念。该两部分由不同工具承担，利用标准化的网表文件进行数据交换。第20页/共162页第二十页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述EDA应用于三方面：印制电路板的设计（PCB）可编程数字系统设计（CPLD、FPGA、SOPC）IC设计（ASIC,Soc）第21页/共162页第二十一页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述EDA软件功能分类：设计工具（以人机接口环境为主）综合工具（处理设计目标）第22页/共162页第二十二页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述设计中采用的输入方法：数字IC设计：硬件描述语言，状态
11、机，原理图模拟IC设计：图形输入，SIPCE语言输入PLD设计：HDL语言输入，原理图，状态机，波形输入PCB设计：原理图输入第23页/共162页第二十三页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述EDA设计方法：（1）行为描述法（2）IP设计与复用技术（3）ASIC设计方法（4）SoC设计方法（5）软硬件协同设计方法第24页/共162页第二十四页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述IC设计工具按其用途分类：（1）设计输入与仿真工具（Cadence公司的Virtuosocomposer、Verilog-XL、NC-verilog）（2）综合工具（Synopsys公司的DCExpert，C
12、adence公司的BuilderGates，Magma公司的BlastRTL）（3）布局和布线（CadencePKS和SE-PKS，Synopsys的PhysicalCompiler,Magma公司的BlastFusion）（4）物理版图设计和验证工具（Cadence公司的VirtuosoLayoutEditor，Synopsys公司的ComsSE,Tanner公司的L-edit）（5）模拟电路编辑与仿真（Synopsys公司的HSpice，Cadence公司的SpectreSimulator,Tanner公司的S-edit）第25页/共162页第二十五页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA
13、概述EDA主要供应商：VHDLVHDL仿真仿真仿真仿真行为综合行为综合行为综合行为综合逻辑综合逻辑综合逻辑综合逻辑综合可测性设计可测性设计可测性设计可测性设计低功耗设计低功耗设计低功耗设计低功耗设计布局布线布局布线布局布线布局布线后仿真后仿真后仿真后仿真SynopsysSynopsysAltaAltaEpicEpicSynopsysSynopsysIKOSIKOSCadenceCadenceCompassCompassSynopsysSynopsysVantageVantageVantageVantageCadenceCadenceSynopsysSynopsysSynopsysSynopsy
14、sCompassCompassMentor GraphicsMentor GraphicsCadenceCadenceAvant!Avant!Mentor GraphicsMentor GraphicsSunriseSunriseSynopsysSynopsysCompassCompass第26页/共162页第二十六页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述EDA业界三强：Cadence，强项为IC版图设计和PCB设计Synopsys，强项为逻辑综合MentorGraphics，强项为PCB设计和深亚微米IC设计验证和测试第27页/共162页第二十七页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概
15、述Cadence公司简介：成立于1988年，公司总部位于美国加利福尼亚州的SanJose，是全球最大的EDA供应商。产品涵盖领域：包括系统顶层设计与仿真、信号处理、电路设计与仿真、PCB设计与分析、FPGA及ASIC设计以及深亚微米IC设计等。第28页/共162页第二十八页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述CadenceEDA工具分类：1、板级电路设计系统工具ConceptHDL原理图设计输入工具CheckPlusHDL原理图设计规则检查工具SPECTRAQuestEngineerPCB版图布局规划工具AllegroExpert专家级PCB版图编辑工具SPECTRAExpertAuto
16、Router专家级pcb自动布线工具SigNoise信噪分析工具EMControl电磁兼容性检查工具第29页/共162页第二十九页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述2、逻辑设计与验证工具Verilog-xl仿真器LeapfrogVHDL仿真器AffirmaNCVerilog仿真器AffirmaNCVHDL仿真器Verifault-XL故障仿真器VeriSure代码覆盖率检查工具EnvisiaBuildGates综合工具第30页/共162页第三十页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述3、全定制IC设计工具VirtuosSchematicComposerAnalogDesignEnv
17、ironmentVirtuosLayoutEditorSpectraVirtuosoLayoutSynthesizerAssuradraculaDiva第31页/共162页第三十一页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述Synopsys公司简介：是为全球集成电路设计提供电子设计自动化(EDA)软件工具的主导企业。为全球电子市场提供技术先进的IC设计与验证平台，致力于复杂的芯片上系统(SoCs)的开发。总部设在美国加利福尼亚州MountainView，有超过60家分公司分布在北美、欧洲、日本与亚洲。提供前后端完整IC设计方案的领先EDA工具供应商。是EDA历史上第一次由一家EDA公司集成了业
18、界最好的前端和后端设计工具。第32页/共162页第三十二页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述Sysnopsys公司主要产品Apollo-II（为SoC设计服务的布局布线系统）Hercules（层次化的物理验证）PrimeTime（全芯片，门级静态时序分析）Saber（混合信号、混合技术仿真器）SaberDesigner（简单易用、交互能力强的设计工具）VCS（先进的RTL及门级验证平台）Vera（为功能验证提供测试向量自动生成）Cosmos-Scope（图形化波形分析仪）CosmosLE（自动化的版图全定制）ComosSE（全定制的自动化仿真环境）HSPICE（高精度电路仿真）Nano
19、Sim（存储器和混合信号验证）第33页/共162页第三十三页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述MentorGraphics公司简介：MentorGraphics公司成立于1981年，总部位于美国俄勒冈州的Wilsonville。Mentor提供完整的软件和硬件设计解决方案。第34页/共162页第三十四页，编辑于星期日：七点 三十六分。EDA概述Mentor公司的主要产品MentorDFT（深亚微米集成电路的设计测试）Calibreproductsuite（深亚微米集成电路的版图验证）ModelSim，Eldo，MentorGraphics（深亚微米集成电路的系统设计仿真）BlastRT
20、L（高容量，快速的逻辑综合器和静态时序分析模块）BlastFusion（完整的从门级网表到芯片的物理设计系统）第35页/共162页第三十五页，编辑于星期日：七点 三十六分。第三章Cdence的系统组织结构v大多数Cadence工具使用同样的库模型，库结构按目录结构组织数据，这利于不同工具之间的数据交互和一致操作。物理组织逻辑组织目录库子目录单元子目录视图第36页/共162页第三十六页，编辑于星期日：七点 三十六分。系统组织结构vDDMS（DesignDataManagementSystem）DDMS物理路径Path/lib/cell_1/layout_3.0逻辑名称cell_1 layout
21、3.0Library.lib 第37页/共162页第三十七页，编辑于星期日：七点 三十六分。系统组织结构vTermsandDefinitions库（library）：特定工艺相关的单元集合单元（cell）：构成系统或芯片模块的设计对象视图（view）：单元的一种预定义类型的表示CIW：命令解释窗口属性（attributes）：预定义的名称-值对的集合搜索路径（searchpath）：指向当前工作目录和工作库的指针第38页/共162页第三十八页，编辑于星期日：七点 三十六分。系统启动v环境设置1.cshrc文件设置.cshrc文件中指定Cadence软件和licence文件所在的路径2.cdse
22、nv文件设置.cdsenv文件包含了Cadence软件的一些初始设置，该文件用SKILL语言写，Cadence可直接执行3.cdsinit文件设置第39页/共162页第三十九页，编辑于星期日：七点 三十六分。系统启动5工艺文件（technologyfile)技术文件包含了设计必需的很多信息，对设计，尤其是版图设计很重要。它包含层的定义，符号化器件定义，几何、物理、电学设计规则，以及一些针对特定Cadence工具的规则定义，如自动布局布线的规则，版图转换成GDSII时所使用层号的定义。6显示文件（display.drf）第40页/共162页第四十页，编辑于星期日：七点 三十六分。系统启动v系统启
23、动1前端启动命令命令规模功能icdes基本数字模拟设计输入icdssicde 加数字设计环境icmsm前端模拟、混合、微波设计iccaxl前端设计加布局规划第41页/共162页第四十一页，编辑于星期日：七点 三十六分。系统启动2版图工具启动命令命令规模功能layouts基本版图设计（具有交互 DRC 功能）layoutPlusm基本版图设计（具有自动化设计工具和交互验证工具）第42页/共162页第四十二页，编辑于星期日：七点 三十六分。系统启动3系统级启动命令命令规模功能swbsPcb 设计msfbl混合型号IC设计icfbxl前端到后端大多数工具第43页/共162页第四十三页，编辑于星期日：
24、七点 三十六分。系统启动第44页/共162页第四十四页，编辑于星期日：七点 三十六分。系统启动CommandInterpreterWindow（CIW）Log 文件菜单栏窗口号输出域命令提示行输入域鼠标按钮提示第45页/共162页第四十五页，编辑于星期日：七点 三十六分。帮助系统v两种方式寻求帮助1openbook在UNIX提示符下输入命令openbook:hostopenbook&2工具在线帮助每个工具右上角的“help”菜单第46页/共162页第四十六页，编辑于星期日：七点 三十六分。第四章模拟IC设计环境ADEADE环境下可以：选择仿真器选择仿真类型设置设计变量提取网表运行仿真快速改变仿
25、真设置并重新运行仿真在波形显示器中显示仿真波形用波形表达式评估仿真结果进行其他仿真，如Corners,MonteCarlo,etc第47页/共162页第四十七页，编辑于星期日：七点 三十六分。SchematicComposor第48页/共162页第四十八页，编辑于星期日：七点 三十六分。SchematicComposor第49页/共162页第四十九页，编辑于星期日：七点 三十六分。SchematicComposor新建一个CellviewIntheCIWorLibraryManager,selectFile-New-Cellview第50页/共162页第五十页，编辑于星期日：七点 三十六分。S
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