SoC设计方法与实现课程介绍.docx

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1、系统级芯片（SoC）设计课程是天津大学微电子学院为高年级本科生开 设的专业必修课。它也适用于集成电路设计、电子科学与技术和电子信息工程类 专业高年级本科生及研究生集成电路领域相关课程的教学。本课程涉及了数学、物理、电工电子、计算机、超大规模集成电路设计等 领域相关理论基础与专业知识，与工程应用密切联系，具有很强的实用性。本课程按照SoC设计流程，一步一步深入讲解SoC设计的全过程，并通过 实验及课程设计使学生SoC设计的完整过程有一个深入了解，掌握系统级芯片设 计的概念、设计流程、IP复用方法、验证与测试、低功耗设计和I/O环的设计。 通过上机实践和课程设计锻炼系统级芯片设计、仿真与验证的能力

2、。在SoC设计趋势和挑战讲述中，注意让学生了解SoC面临的挑战及其存在 的原理，激发学生的兴趣与责任感，为后续知识点的讲解提纲挈领。在SoC设计流程和系统架构讲述中，应用数字逻辑电路、计算机体系结构 和超大规模集成电路设计等专业知识，掌握SoC系统设计与超大规模集成电路设 计的主要区别，掌握软硬件系统协同设计方法。在SoC功能验证、测试、低功耗设计、后端设计、I/O环的设计等章节的讲 述中，注重使学生掌握各个知识点的基本原理、现有技术及面临的难点。通过课程设计，针对实际工程问题学生自主选题，进行系统级芯片设计训 练，培养学生的文献检索、综合分析、系统设计、EDA软件使用、沟通交流等能 力。同时

3、，引导学生在设计环节中要考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环 境等因素。本书是从介绍SoC设计流程开始（第2章），希望读者对SoC设计的完整过程有一定的了 解。本书是按照SoC设计流程，一步一步深入下去的。第3章介绍与SoC设计密切相关的EDA工具。SoC设计从系统架构设计开始，到硬件实现的每个步骤都与EDA工具紧密相连。通过该课程的学习，使同学们掌握SoC设计的概念、设计流程、IP复用方法、SoC验证与测试、SoC低功耗设计和可加工性设计。通过上机实践锻炼SoC 设计仿真与验证的能力，通过课程设计，培养学生进行系统级芯片设计、文献检 索、综合分析、EDA软件使用、沟通交流、团队合作等能力。

4、由于我国集成电路设计发展迅速，人才的培养迫在眉睫，实现科技报国是本课程的宗旨。片上系统(SoC)设计是高等院校电子信息类本科 专业的一门专业选修课，它是在微电子学导论、数字电路与逻辑设计、EDA技 术、微机原理与接口技术、信号与系统等课程基础上进行进一步学习的课程，是 一门针对学科前沿技术的选修专业课程，是一门系统性和综合性较强的技术课程。本课程涉 及微电子、计算机系统结构、电子设计自动化(EDA)等诸方面内容，为从事集成电路设计 和研发提供必要的基础知识。本书结合SoC设计的整体流程，对SoC设计方法学及如何实现进行了全面的介绍。全书共 分14章。第1章阐述SoC设计技术发展的趋势及所面临的

5、挑战，这些挑战使读者专注于SoC设计的 难点。第2章阐述软、硬件协同设计的流程，以及基于标准单元的设计流程，希望读者对SoC设 计的完整过程有一定的了解。本书其余几章是按照SoC设计流程，一步一步深入下去的。第3章介绍与SoC设计密切相关的EDA工具。SoC设计从系统架构设计开始，到硬件实现的 每个步骤都与EDA工具紧密相连。通过这章的介绍，希望读者对SoC的设计流程有更深的认 识。第4章阐述SoC的架构设计。重点介绍了新兴的、用于复杂SoC架构设计的电子系统级 (ESL)设计方法。第5章介绍IP复用的设计方法及基于平台的SoC设计方法。SoC以IP复用为基础，而基于 平台的SoC设计方法是在

6、IP复用的基础上拓展开来的，此类方法更能满足快速的市场变化, 目前被工业界广泛使用。第6章和第7章就RTL代码编写中常犯的错误，如缺少整体规划、同步电路与异步电路的 处理等问题给出指导性的建议。第8章就综合的策略、静态时序分析(STA)及基于统计的时序分析(SSTA)方法加以详细 介绍。这些方法对于前端和后端IC设计工程师都应该熟练掌握。其中SSTA方法是在45纳 米以下工艺进行设计时最受关注的新方法。本章还结合Synopsys的工具给出设计实例。第9章提出了 SoC验证所面临的问题和挑战，主要介绍系统级的验证策略和基于断言的验 证 (Assertion Based Verification)

7、 方法。第10章对SoC的可测试设计(DFT)进行介绍，包括逻辑和存储器的内建自测(BIST)、 边界扫描和扫描链插入等。第11章介绍业界关注的低功耗设计问题和不同层次上的低功耗设计技术。第12章和第13章主要涵盖了后端设计的关键知识及数模混合电路在SoC设计集成时的考虑，包括布局布线、时钟分配和时钟树的生成，以及信号完整性问题和可制造性设计 (DFM/DFY)等。第14章讨论了 I/O环的设计及封装问题。包括噪声消除技术、ESD保护方案及如何选择SoC 的封装形式等。第15章课程设计。此外，为了让读者更好地掌握本书的内容，掌握一定的SoC设计实际经验，在本书附录中， 还引入了一个需要一个团队共同来完成的SoC设计实验，并就如何进行项目管理、如何控 制进度加以介绍。对于一个完整的集成电路设计项目，团队合作、团队沟通至关重要，这也 是本书希望有志于日后投身集成电路设计事业的人员所需要掌握的重要内容之一。