先进的制造工艺要与先进的设计技术相结合

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先进的制造工艺要与先进的设计技术相结合

作者：姚琳

半导体行业的竞争总是在加速进行，当一些中国的IC设计公司刚刚开始基于130nm工艺的设计时，德州仪器、三星、英特尔等公司已经用45nm工艺制造出了最新设计的芯片。制造工艺的落后就意味着成本上的劣势，在没有核心专利和应用的情况下，这种劣势使得中国IC设计公司的跟随战略也变得步履维艰。 要改变这种状况，首先是要有核心专利和技术，这方面最好的例子是中星微电子。同时也要积极采用更先进的半导体制造工艺，如中科院的龙芯2E通用处理器采用了90nm工艺，展讯通信也计划采用90nm工艺生产手机的基带芯片。 但90nm及以下工艺的产品设计不同于130nm等工艺，由于在65nm工艺下，已经无法采用基于断言的方法进行设计，并且设计方案必须与晶圆代工厂的参数库相匹配，才能保证功能的正确性。做为规模最小的EDA厂商，Magma公司的强项是在65nm及以下的工艺上，在已有的65nm工艺设计中，有70%以上采用了Magma的EDA工具。 Magma公司的Talus平台能够在2天内完成芯片的设计，提供特征化芯片可制造性设计(DFM)流，改善芯片设计的收益性；Blast Create和Blast Fusion可构建完整的RRTL-to-GDSII设计流程，可任意搭配的产品确保了设计系统能够同时满足功率、信号完整性和良率的需求；Quartz DRC/LVS是可充分升级的物理验证工具，支持独特的结构和先进塑模能力，允许DRC的大型分布处理，运算速度可随处理器和内存的增加而线性增加，从而可以在2小时内处理任意规模的设计，设计定案的时间减少了1个星期，增加的DRC使迭代降低到几分钟；P/G Short Finder可精确地定位误差，与主要代工厂的工艺相匹配；SiliconSmart产品和信号完整模型以各种各样的业界标准格式来描绘标准单元、I/O单元、嵌入式存储器以提供可靠的计时和低功耗，SiliconSmart可对由工艺变化引起的细微电气影响的模型特征做出描述；SiliconSmart Ultra是完整的库生命周期管理软件系统；FineSim SPICE以并行方式进行设计仿真，其仿真速度随工作站中CPU的增加而线性增加，FineSim Pro是AMS全芯片电路水平的模拟器，采用“三模单核”的架构，使在AMS方法中不需要进行多重模拟，支持业界标准格式；面向结构化和可编程器件的解决方案包括PALACE、ArchEvaluator、Blast FPGA、Blast Create SA和Blast Fusion SA，与主流的FPGA产品无缝连接。Magma公司还有Merlin's Framework、Camelot、YieldManager和LogicMap晶圆厂分析工具，确保设计能与制造厂的工艺相匹配。 Cadence的优势是模拟设计，以及具有比较完备的产品线，在后端的封装设计、电路板设计方面，仍然是Cadence居于领先地位。该公司的SystemVerilog的验证解决方案也广受欢迎，目前已有150家用户将该语言应用于创建功能原型项目，或者应用到主流产品开发。 Synopsys公司最新发布的可制造性设计(DFM)系列产品具有工艺识别功能，用于分析45nm及以下工艺定制/模拟设计阶段的工艺变异的影响。通过在制造工艺中应用精确的物理建模，设计人员可以在不大规模改变当前实际设计流程的条件下描述制造可变异性的问题。 PA-DFM系列的核心产品Seismos和Paramos可将制造变异信息反标回设计阶段，帮助定制IC的设计人员优化布局并最大限度提高成品率。这些产品可通过整合设计工艺的精确物理建模信息，解决由于设计和生产交互作用所引起的参量变异问题，并且与原有设计架构无缝整合，可以轻松嵌入客户现有设计流程和方法。 Seismos是晶体管级的工具，用来分析在纳米级张力条件下硅技术的应力和其他逼近效应，其模型通过硅数据经过了严格的TCAD仿真验证，可以轻松实现数百万晶体管的设计。通过提取工艺识别的SPICE紧凑模型，结合了校准的TCAD仿真与全局SPICE提取，Paramos直接将SPICE模型与制造条件连接，这有助于客户模拟工艺变异（统计或系统方面）对电路性能产生的影响。 对于用FPGA做系统设计和IC设计验证的工程师，Synplicity、Mentor Graphics和Synopsys的逻辑综合工具是必不可少的。其中，Synplicity公司的Synplify Pro采用真正的时序驱动合成技术，适用于VHDL或Verilog编写的设计方案，可以对这类设计方案进行编辑和优化，并映射到高效、高性能的网表中，以满足新型FPGA器件的需要。Synplify Pro全面支持Xilinx公司的Virtex-5平台和Altera公司的Stratix III平台，还能生成SDC格式的约束条件，可传递到Altera的Quartus II设计软件中进行布置与路由。Synplicity公司还有业界唯一可对DSP设计进行验证的解决方案Synplify DSP，以及可对大容量FPGA进行验证的Synplify Premier。该公司还准备发布一项新技术，可极大提高使用FPGA对IC设计进行仿真的速度。 半导体是技术更新极为迅速的行业，中国的IC设计公司要获得发展，一方面要积极利用国际上的资金、技术和人才，另一方面也要采用先进的设计工具，才能设计出技术和工艺领先的创新产品。

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现如今，Cadence的后端也越来越收到客户的青睐，Encounter 平台已经被越来越多的客户所选用。

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