hard IP设计流程checklist

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硬 IP 设计流程 Checklist1. 需求与规格定义阶段1.1 功能规格

• ✓ 明确核心功能与性能指标 (如频率、带宽、延迟)
• ✓ 定义接口协议 (如 AXI、APB、PCIe 等) 与信号时序
• ✓ 确定输入输出端口数量、类型与位宽
• ✓ 列出所有工作模式与异常处理机制
  

1.2 技术规格

• ✓ 选定目标工艺节点 (如 7nm/14nm) 与工艺库
• ✓ 设定面积预算 (mm²) 与功耗上限 (mW)
• ✓ 确定时钟策略 (单 / 多时钟域、频率) 与复位方案
• ✓ 定义电源管理 (如多电压域、功耗状态)
• ✓ 规划测试接口 (DFT 要求) 与调试机制
  

1.3 交付物

• ✓ 《硬 IP 规格说明书》(含功能、接口、时序、PPA 目标)
• ✓ 《验证计划》草案 (测试场景与覆盖率要求)
• ✓ 《设计约束文档》(时序、功耗、面积约束)
  

风险提示：规格不完整导致后期大量返工，应通过多方评审确保一致性。
2. 架构设计阶段2.1 系统架构

• ✓ 完成功能模块划分与层次结构设计
• ✓ 确定关键路径与性能瓶颈，制定优化策略
• ✓ 设计时钟树架构 (如全局 / 区域时钟) 与同步机制
• ✓ 规划电源网络 (电源 / 地平面、隔离环)
• ✓ 定义跨时钟域处理方案 (如握手、FIFO)
  

2.2 模块设计

• ✓ 各模块接口定义与协议确认
• ✓ 关键算法选择与验证 (如 CRC、加密算法)
• ✓ 时序分析与初步约束设定
• ✓ 功耗估算与优化方案
• ✓ 面积预估与布局规划
  

2.3 交付物

• ✓ 《架构设计文档》(含模块图、时序图、数据流图)
• ✓ 《时序分析报告》(关键路径与约束)
• ✓ 《功耗估算报告》(各模块功耗分布)
• ✓ 《面积预估报告》与布局规划图
  

风险提示：架构缺陷难以后期修复，应通过形式验证与架构仿真验证设计可行性。
3. RTL 设计阶段3.1 编码规范

• ✓ 采用标准 RTL 编码风格 (如 Verilog/VHDL)
• ✓ 模块命名、信号命名符合规范
• ✓ 同步复位优先，明确异步复位处理
• ✓ 时钟使能控制与多周期路径处理
• ✓ 未使用端口处理与无效状态编码
  

3.2 代码实现

• ✓ 按模块划分实现 RTL 代码，确保层次清晰
• ✓ 关键路径优化 (如流水线、寄存器重定时)
• ✓ 时钟域隔离与跨域信号处理
• ✓ 复位逻辑验证 (确保所有寄存器正确复位)
• ✓ 边界条件与错误处理实现
  

3.3 交付物

• ✓ 完整 RTL 源代码 (含测试平台接口)
• ✓ 《RTL 设计文档》(含代码结构说明、功能描述)
• ✓ 《代码覆盖率报告》(确保所有代码可执行)
• ✓ 代码审查记录 (无违规、无 Lint 警告)
  

风险提示：RTL bug 修复成本随设计阶段推进指数级增长，应确保 100% 功能验证通过再进入下一阶段。
4. 功能验证阶段4.1 验证规划

• ✓ 验证计划与测试用例设计 (覆盖所有功能点)
• ✓ 覆盖率目标设定 (代码、状态、翻转覆盖率)
• ✓ 测试平台架构设计 (激励生成、响应检查)
• ✓ 参考模型实现 (如行为级模型)
• ✓ 测试环境搭建 (仿真工具、脚本、库文件)
  

4.2 验证执行

• ✓ 单元级验证 (模块单独测试)
• ✓ 集成验证 (模块间接口与协同)
• ✓ 全 IP 验证 (完整功能测试)
• ✓ 边界条件与异常测试
• ✓ 性能测试 (时序收敛、吞吐量)
• ✓ 低功耗模式验证 (如掉电、休眠)
  

4.3 验证完成标准

• ✓ 功能覆盖率≥95%，代码覆盖率≥90%
• ✓ 所有测试用例 PASS
• ✓ 无未解决的 critical/serious 缺陷
• ✓ 《验证报告》(测试结果、覆盖率、问题跟踪)
  

风险提示：验证不充分导致流片后功能失效，应采用形式验证、动态仿真、断言检查等多种验证手段。
5. 逻辑综合阶段5.1 综合准备

• ✓ 综合脚本编写 (工艺库链接、约束文件、优化选项)
• ✓ 时序约束文件 (.sdc) 完善 (时钟定义、输入输出延迟)
• ✓ 功耗约束文件 (.upf) 编写 (功耗状态、电源开关)
• ✓ 面积约束与优化优先级设定
  

5.2 综合执行

• ✓ 门级网表生成 (基于目标工艺库)
• ✓ 时序优化 (关键路径、建立保持时间)
• ✓ 功耗优化 (低功耗单元替换、时钟门控)
• ✓ 面积优化 (资源共享、逻辑重构)
• ✓ 多模式多角 (MMPC) 综合 (不同工作条件)
  

5.3 交付物

• ✓ 优化后的门级网表 (.v/.vg)
• ✓ 《综合报告》(时序、功耗、面积)
• ✓ 《时序约束文件》(.sdc)
• ✓ 《功耗约束文件》(.upf)
• ✓ 综合后仿真模型
  

风险提示：综合结果不达标需返回 RTL 优化，应确保关键路径时序裕度≥10%。
6. 物理设计阶段6.1 布局规划 (Floorplan)

• ✓ 确定 IP 核边界与 I/O 引脚位置
• ✓ 电源网络规划 (电源 / 地环、供电轨)
• ✓ 模块布局 (按功能、时序分组)
• ✓ 时钟树规划区域预留
• ✓ 信号布线通道规划
• ✓ 时序约束点 (如同步单元) 位置确定
  

6.2 详细布局 (Placement)

• ✓ 标准单元布局 (优化连线长度与拥塞)
• ✓ I/O 单元与 bonding pad 放置
• ✓ 存储器与大型单元放置 (如 RAM/ROM)
• ✓ 时钟树综合 (CTS) 与缓冲器插入
• ✓ 时序优化 (关键路径平衡、减少 skew)
• ✓ 电源完整性分析与修复
  

6.3 布线 (Routing)

• ✓ 全局布线 (主干信号)
• ✓ 时钟网络布线 (低延迟、低偏差)
• ✓ 信号布线 (满足时序、阻抗匹配)
• ✓ 电源 / 地网络布线 (足够宽度、降低 IR-drop)
• ✓ 填充与屏蔽 (ESD 保护、隔离环、dummy fill)
• ✓ 布线后时序分析与修复 (Iterative Optimization)
  

6.4 交付物

• ✓ 物理设计网表与布局文件
• ✓ 《时序报告》(各路径延迟、建立保持时间)
• ✓ 《功耗分析报告》(静态 / 动态功耗、IR-drop)
• ✓ 《面积报告》(利用率、分布)
• ✓ 布线后仿真模型 (含寄生参数)
  

风险提示：物理设计缺陷导致时序收敛困难或良率降低，应确保 DRC/LVS 通过率 100%。
7. 物理验证与签核阶段7.1 DRC 检查 (设计规则检查)

• ✓ 最小线宽与间距检查
• ✓ 金属层堆叠与连接规则
• ✓ 天线效应检查与修复
• ✓ 最大扇出与负载检查
• ✓ 密度检查 (金属覆盖率)
• ✓ 通孔与接触孔规则检查
• ✓ 所有工艺特定规则验证
  

7.2 LVS 检查 (版图与网表一致性)

• ✓ 门级网表与版图结构一致性
• ✓ 信号连接完整性
• ✓ 电源 / 地网络一致性
• ✓ 端口定义与连接正确性
• ✓ 所有逻辑功能等价性确认
  

7.3 时序签核 (STA)

• ✓ 建立 / 保持时间检查 (所有寄存器)
• ✓ 最大 / 最小延迟检查 (关键路径)
• ✓ 多周期路径与假路径确认
• ✓ 时钟域交叉时序验证
• ✓ 功耗对时序影响分析 (温度、电压变化)
• ✓ 所有时序违规修复 (裕度≥10%)
  

7.4 其他验证

• ✓ ERC (电气规则检查)
• ✓ 功耗完整性 (IR-drop、EM 分析)
• ✓ 可靠性检查 (ESD、闩锁效应)
• ✓ 设计标识 (IP 核 ID、版本号) 添加
  

7.5 签核标准

• ✓ DRC/LVS/ERC 通过率 100%，无违规
• ✓ STA 无时序违规，关键路径裕度≥10%
• ✓ 功耗在规格范围内，IR-drop<5%
• ✓ 所有验证报告完整且获批准
• ✓ 《物理验证报告》与《签核报告》
  

风险提示：未完成签核即流片可能导致严重良率问题或功能失效，必须严格按标准执行。
8. 交付准备阶段8.1 交付物整理

• ✓ GDSII 版图文件 (最终版本)
• ✓ 门级网表 (含时序、功耗信息)
• ✓ 时序约束与功耗约束文件
• ✓ 《用户手册》(功能描述、接口说明、使用指南)
• ✓ 《集成指南》(与 SoC 集成的注意事项)
• ✓ 《验证报告》(功能、时序、功耗、物理验证)
• ✓ 《测试向量》(用于 IP 集成测试)
• ✓ 其他文件 (如许可证、版本记录)
  

8.2 工艺签核

• ✓ 提交代工厂进行工艺签核
• ✓ 工艺兼容性确认
• ✓ 最终版图审查与批准
  

8.3 文档与版本管理

• ✓ 完整设计文档归档 (需求、架构、RTL、验证、物理)
• ✓ 版本控制 (标记最终版本)
• ✓ 知识产权保护 (IP 加密、防篡改)
  

风险提示：交付物不完整影响客户使用，应确保所有文档与文件准确、一致且完整。
总结硬 IP 设计 Checklist 涵盖了从需求到交付的完整流程，每个阶段都有明确的质量标准和交付物。遵循此 Checklist 可确保设计一次成功，降低流片风险，提高 IP 核质量和可靠性。关键在于严格执行每个阶段的验证标准，确保前一阶段问题完全解决后再进入下一阶段，形成高质量硬 IP 的设计闭环。