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[導(dǎo)讀]ASIC分為全定制和半定制。全定制設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)者完成所有電路的設(shè)計(jì),因此需要大量人力物力,靈活性好但開發(fā)效率低下。如果設(shè)計(jì)較為理想,全定制能夠比半定制的ASIC芯片運(yùn)行速度更快。半定制使用庫里的標(biāo)準(zhǔn)邏輯單元(Standard Cell),設(shè)計(jì)時(shí)可以從標(biāo)準(zhǔn)邏輯單元庫中選擇SSI(門電路)、MSI(如加法器、比較器等)、數(shù)據(jù)通路(如ALU、存儲(chǔ)器、總線等)、存儲(chǔ)器甚至系統(tǒng)級(jí)模塊(如乘法器、微控制器等)和IP核,這些邏輯單元已經(jīng)布局完畢,而且設(shè)計(jì)得較為可靠,設(shè)計(jì)者可以較方便地完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

ASIC分為全定制和半定制。全定制設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)者完成所有電路的設(shè)計(jì),因此需要大量人力物力,靈活性好但開發(fā)效率低下。如果設(shè)計(jì)較為理想,全定制能夠比半定制的ASIC芯片運(yùn)行速度更快。半定制使用庫里的標(biāo)準(zhǔn)邏輯單元(Standard Cell),設(shè)計(jì)時(shí)可以從標(biāo)準(zhǔn)邏輯單元庫中選擇SSI(門電路)、MSI(如加法器、比較器等)、數(shù)據(jù)通路(如ALU、存儲(chǔ)器、總線等)、存儲(chǔ)器甚至系統(tǒng)級(jí)模塊(如乘法器、微控制器等)和IP核,這些邏輯單元已經(jīng)布局完畢,而且設(shè)計(jì)得較為可靠,設(shè)計(jì)者可以較方便地完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

ASIC的定制設(shè)計(jì)

 現(xiàn)代ASIC常包含整個(gè)32-bit處理器,類似ROM、RAM、EEPROM、Flash的存儲(chǔ)單元和其他模塊. 這樣的ASIC常被稱為SoC(片上系統(tǒng))。FPGA是ASIC的近親,一般通過原理圖、VHDL對(duì)數(shù)字系統(tǒng)建模,運(yùn)用EDA軟件仿真、綜合,生成基于一些標(biāo)準(zhǔn)庫的網(wǎng)絡(luò)表,配置到芯片即可使用。它與ASIC的區(qū)別是用戶不需要介入芯片的布局布線和工藝問題,而且可以隨時(shí)改變其邏輯功能,使用靈活。

全定制ASIC是利用集成電路的最基本設(shè)計(jì)方法(不使用現(xiàn)有庫單元),對(duì)集成電路中所有的元器件進(jìn)行精工細(xì)作的設(shè)計(jì)方法。全定制設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)最小面積,最佳布線布局、最優(yōu)功耗速度積,得到最好的電特性。該方法尤其適宜于模擬電路,數(shù)模混合電路以及對(duì)速度、功耗、管芯面積、其它器件特性(如線性度、對(duì)稱性、電流容量、耐壓等)有特殊要求的場合;或者在沒有現(xiàn)成元件庫的場合。特點(diǎn):精工細(xì)作,設(shè)計(jì)要求高、周期長,設(shè)計(jì)成本昂貴。由于單元庫和功能模塊電路越加成熟,全定制設(shè)計(jì)的方法漸漸被半定制方法所取代。在IC設(shè)計(jì)中,整個(gè)電路均采用全定制設(shè)計(jì)的現(xiàn)象越來越少。全定制設(shè)計(jì)要求:全定制設(shè)計(jì)要考慮工藝條件,根據(jù)電路的復(fù)雜和難度決定器件工藝類型、布線層數(shù)、材料參數(shù)、工藝方法、極限參數(shù)、成品率等因素。需要經(jīng)驗(yàn)和技巧,掌握各種設(shè)計(jì)規(guī)則和方法,一般由專業(yè)微電子IC設(shè)計(jì)人員完成;常規(guī)設(shè)計(jì)可以借鑒以往的設(shè)計(jì),部分器件需要根據(jù)電特性單獨(dú)設(shè)計(jì);布局、布線、排版組合等均需要反覆斟酌調(diào)整,按最佳尺寸、最合理布局、最短連線、最便捷引腳等設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)版圖。版圖設(shè)計(jì)與工藝相關(guān),要充分了解工藝規(guī)范,根據(jù)工藝參數(shù)和工藝要求合理設(shè)計(jì)版圖和工藝。

半定制設(shè)計(jì)方法又分成基于標(biāo)準(zhǔn)單元的設(shè)計(jì)方法和基于門陣列的設(shè)計(jì)方法?;跇?biāo)準(zhǔn)單元的設(shè)計(jì)方法是:將預(yù)先設(shè)計(jì)好的稱為標(biāo)準(zhǔn)單元的邏輯單元,如與門,或門,多路開關(guān),觸發(fā)器等,按照某種特定的規(guī)則排列,與預(yù)先設(shè)計(jì)好的大型單元一起組成ASIC。基于標(biāo)準(zhǔn)單元的ASIC又稱為CBIC(CellbasedIC)。基于門陣列的設(shè)計(jì)方法是在預(yù)先制定的具有晶體管陣列的基片或母片上通過掩膜互連的方法完成專用集成電路設(shè)計(jì)。半定制相比于全定制,可以縮短開發(fā)周期,降低開發(fā)成本和風(fēng)險(xiǎn)。

首先,需要對(duì)ASIC進(jìn)行內(nèi)部功能模塊的劃分,使每個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。各個(gè)功能模塊連接到一起形成整個(gè)ASIC電路。第二,根據(jù)功能模塊的劃分,按照功能和接口要求,采用硬件描述語言 (HDL)進(jìn)行模塊的邏輯設(shè)計(jì),形成寄存器傳輸級(jí)(RTL)代碼。第三,’針對(duì)ASIC規(guī)格書的功能和時(shí)序要求,采用現(xiàn)場可編程邏輯門陣列 (FPGA)原型或者軟件仿真的方式,編寫測試代碼或者測試激勵(lì),進(jìn)行邏輯驗(yàn)證,并確保邏輯設(shè)計(jì)完全符合設(shè)計(jì)要求。第四,將RTL代碼通過邏輯綜合工具映射到相應(yīng)的工藝庫上,進(jìn)行布局布線等版圖設(shè)計(jì),完成時(shí)序驗(yàn)證和收斂,形成用于投片生產(chǎn)的版圖數(shù)據(jù)。

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