数字IC设计流程分享

ty_xiumud · 发表于 2022-4-11 17:16:21

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学习了一段时间，打算做一个数字IC全流程设计的分享
自己做的大致流程图如下。欢迎各位同学大佬指出不足的地方！！！万分感谢
数字IC设计流程.jpg

1，设计需求首先是需求设计，一般的设计无非就是两个来源，一个是新的项目，需求来自市场，另外一个来自与继承项目的迭代。这两个均有产品经理（IC产品工程师）进行收集汇总，然后以给出设计需求。这里的设计需求只是一些技术指标，整体的功能。不涉及代码方面。其中产品经理需要了解市场未来的一个趋势，同时结合自家设计能力与时间，使得设计出来的芯片是符合市场大趋势的。
下图为庄老师PPT中的一张图，可以结合理解。

2，设计规范（Design Specification）
这个设计规范一般是由熟悉项目的工程师担任，需要对整体架构有一个很好的理解，模块划分，技术指标，实现细节都需要有一定的理解。同时将一个不规范的设计需求转变为规范的设计规格书。这个规格书同时需要交给设计工程师与验证工程师。这就到了模块级的设计了。
2.1 IC设计工程师
IC设计工程师需要根据自己需要设计的模块，心里要有一个设计详述，描述自己的设计实现的方式，其实就是一个整理自己思路的一个过程，需要尽可能的详细，直观，尽可能简洁清楚的描述模块设计的方法。同时开始自己的coding，再结束后需要自己写一个简单的testbeach来进行测试，基本上没有及其愚蠢的问题交给验证工程师进行验证。
2.2 IC验证工程师
IC验证工程师拿到设计规范以后需要进行一个验证周期的规划，同时提取验证点。构思验证方法，搭建验证环境，等设计工程师的代码实现一定的功能就可以开始验证了。这是一个反复迭代的过程。
2.3 使用的工具
这里使用的工具一般是`VSC+Verdi`。综合＋查看波形。`VIM or GVIM`文本编辑器。`SVN or Git` 版本管理工具。
3，RTL级
RTL级别就是寄存器传输级，一般使用的语言是Verilog或者是VHDL，大多数是使用的verilog的。这一步也是很关键的一部分，主要由IC设计工程师来完成，目的是实现设计功能的正确性，同时保证可综合设计，代码可读性，低功耗设计，时序收敛，跨时钟域的处理......在实际工程中需要考虑的更多了。他的正确性由验证工程师保证。由`SpyGlass`的`lint`（代码质量）与`CDC`（跨时钟域）来进一步保证设计的正确性。
简单来说，其实就是两个东西，Timing与function。function我们由验证工程师检验，因此代码质量就体现在了时序上，因此虽然这里不需要做STA，但是后面步骤的STA的结果却是这一步你的代码质量的一种检验。静态时序分析只有在门级才可以进行分析，但是你的RTL就需要考虑到综合后的结果，好的RTL才能综合出好的电路。你不能指望工具帮你把及其差劲的代码综合成优秀的电路，这是不现实的。
3.1 逻辑综合
DC逻辑综合主要是将RTL翻译成门级，一般这一步也就是后端与前端的分界了。这一步需要做的就是写一个设计约束。需要考虑一个PAP的折中。power Area Performance主要由SDC（约束）来体现。这里的设计约束是没有人来替你保证的。也没有工具来保证，因此这里算是一个比较依靠工程师经验的点。
下面的这张图展示了需要做的一些工作。

3.2 一致性检验
一致性检验的目的是检验两次代码的一致性。简单来说哈，就是你前面的步骤保证了你的代码功能的正确性，但是你是如何知道将RTL级的代码转换为门级你的功能依然是正确的呢？这就需要使用Formality来保证你两次代码的一致性。
4，门级（STA）
在门级这里需要进行一次**静态时序分析**，主要这里主要修的问题的setup的问题，至于hold的问题可以留给后端去修。主要是保证在你需要的时钟下的建立时间裕度是正的。reg-in，reg-out，组合逻辑是否过长等需要注意的地方，以及你的约束的悲观还是乐观，都会影响你的代码综合的结果与STA是否通过。使用的工具是`PrimeTime`
5，DFT
可测试性设计主要是用于量产时候，ATE测试机台的自测试，目的是为了保证在设计正确的前提下，制造过程中的问题以及定位设计的问题。快速定位问题。
6，布局布线P&R
包括布局，时钟树综合，布线，参数提取等，然后进行后仿真。后仿真是加入了真实延时的仿真结果。这里的延时一般是很接近真实情况了。
7，ECO
称之为工程更改指令Engineer Change Order。主要是进行一些小修小补，一般时间不会太长，一个星期以内就可以结束，然后进行物理验证。
8，物理验证
物理验证主要是版图上的检查，检查自己的版图与代工厂要求之间有什么不一致的地方进行修改

9，IC设计流程中使用的工具

图片来自庄奕琪老师的PPT，逻辑综合流程图来自豆丁网。VISIO图是自己绘制的。