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中國電力電子產業網【集成電路設計專題】

集成電路設計流程

    集成電路設計的流程一般先要進行軟硬件劃分,將設計基本分為兩部分:芯片硬件設計和軟件協同設計。芯片硬件設計包括:   1.功能設計階段。   設計人員產品的應用場合,設定一些諸如功能、操作速度、接口規格、環   境溫度及消耗功率等規格,以做為將來電路設計時的依據。更可進一步規劃軟   件模塊及硬件模塊該如何劃分,哪些功能該整合于SOC 內,哪些功能可以設   計在電路板上。   2.設計描述和行為級驗證   功能設計完成后,可以依據功能將SOC 劃分為若干功能模塊,并決定實現   這些功能將要使用的IP 核。此階段將接影響了SOC 內部的架構及各模塊間互   動的訊號,及未來產品的可靠性。   決定模塊之后,可以用VHDL 或Verilog 等硬件描述語言實現各模塊的設   計。接著,利用VHDL 或Verilog 的電路仿真器,對設計進行功能驗證(function   simulation,或行為驗證 behavioral simulation)。   注意,這種功能仿真沒有考慮電路實際的延遲,但無法獲得精確的結果。   3.邏輯綜合   確定設計描述正確后,可以使用邏輯綜合工具(synthesizer)進行綜合。   綜合過程中,需要選擇適當的邏輯器件庫(logic cell library),作為合成邏輯   電路時的參考依據。   硬件語言設計描述文件的編寫風格是決定綜合工具執行效率的一個重要   因素。事實上,綜合工具支持的HDL 語法均是有限的,一些過于抽象的語法   只適于作為系統評估時的仿真模型,而不能被綜合工具接受。   邏輯綜合得到門級網表。   4.門級驗證(Gate-Level Netlist Verification)   門級功能驗證是寄存器傳輸級驗證。主要的工作是要確認經綜合后的電路   是否符合功能需求,該工作一般利用門電路級驗證工具完成。   注意,此階段仿真需要考慮門電路的延遲。   5.布局和布線   布局指將設計好的功能模塊合理地安排在芯片上,規劃好它們的位置。布線則指完成各模塊之間互連的連線。注意,各模塊之間的連線通常比較長,因此,產生的延遲會嚴重影響SOC的性能,尤其在0.25 微米制程以上,這種現象更為顯著。 目前,這一個行業仍然是中國的空缺,開設集成電路設計與集成系統專業的大學還比較少,其中師資較好的學校有 上海交通大學,哈爾濱工業大學,黑龍江大學、東南大學,西安電子科技大學,電子科技大學,哈爾濱理工大學,復旦大學,華東師范大學等。這個領域已經逐漸飽和,越來越有趨勢走上當年軟件行業的道路。   模擬集成電路設計的一般過程:   1.電路設計   依據電路功能完成電路的設計。   2.前仿真   電路功能的仿真,包括功耗,電流,電壓,溫度,壓擺幅,輸入輸出特性等參數的仿真。   3.版圖設計(Layout)   依據所設計的電路畫版圖。一般使用Cadence軟件。   4.后仿真   對所畫的版圖進行仿真,并與前仿真比較,若達不到要求需修改或重新設計版圖。   5.后續處理   將版圖文件生成GDSII文件交予Foundry流片。

   集成電路分類
  集成電路,又稱為IC,按其功能我好的、結構的不同,可以分為模擬集成電路、數字集成電路和數/模混合集成電路三大集成電路類。模擬集成電路又稱線性電路,用來產生、放大和處理各種模擬信號(指幅度隨時間變化的信號。例如半導體收音機的音頻信號、錄放機的磁帶信號等),其輸入信號和輸出信號成比例關系。而數字集成電路用來產生、放大和處理各種數字信號(指在時間上和幅度上離散取值的信號。例如3G手機、數碼相機、電腦CPU、數字電視的邏輯控制和重放的音頻信號和視頻信號)。
  中國集成電路發展歷史

我國集成電路產業誕生于六十年代,共經歷了三個發展階段: 1965年-1978年:以計算機和軍工配套為目標,以開發邏輯電路為主要產 品,初步建立集成電路工業基礎及相關設備、儀器、材料的配套條件 1978年-1990年:主要引進美國二手設備,改善集成電路裝備水平,在"治散治亂"的同時,以消費類整機作為配套重點,較好地解決了彩電集成電路的國產化 1990年-2000年:以908工程、909工程為重點,以CAD為突破口,抓好科技攻關和北方科研開發基地的建設,為信息產業服務,集成電路行業取得了新的發展。 集成電路產業是對集成電路產業鏈各環節市場銷售額的總體描述,它不僅僅包含集成電路市場,也包括IP核市場、EDA市場、芯片代工市場、封測市場,甚至延伸至設備、材料市場。 [1]集成電路產業不再依賴CPU、存儲器等單一器件發展,移動互聯、三網融合、多屏互動、智能終端帶來了多重市場空間,商業模式不斷創新為市場注入新活力。目前我國集成電路產業已具備一定基礎,多年來我國集成電路產業所聚集的技術創新活力、市場拓展能力、資源整合動力以及廣闊的市場潛力,為產業在未來5年~10年實現快速發展、邁上新的臺階奠定了基礎。

1  基于CC7555 CMOS 集成電路電臺發射機電源控制器的設計與制作
  摘 要: 基于CC7555 CMOS 集成電路設計制作的電臺發射機電源控制器,利用節目播放的音頻信號作為信號源控制發射機的開、關。此硬件成本低,操作簡單方便,能實現校園調頻電臺節目播放自動化,該系統運行穩定、可靠,提高了工作效率。   在高校語言教學中,校園調頻電臺作為一種獨特的教學輔助設施與手段,因其成本低、易維護、使用方便等諸多優點得到普遍應用。而以計算機為硬件平臺,集錄音、編輯、存儲、播放等功能于一體的校園調頻電臺實現了節目播放自動化。在實際運行中,電臺發射機的開與關一般采用電源定時器控制,需由工作人員設置開啟、關閉時間,操作繁瑣、不易管理。(1)定時器時間的設定需和節目的播放時間相對應,如節目播放時間有變動,需重新設置定時器開啟、關閉時間;(2)定時器的時鐘與計算機的系統時間需經常調整,以求保持一致;(3)要求定時器有斷電保護措施。為此,采用電源定時器的工作模式,經過多次實踐,設計并制作了利用音頻信號來控制發射機開、關的電源控制器。計算機播放節目時,該電源控制器打開發射機電源,無節目播放時自動關閉發射機電源,實現了整個節目播放系統的自動化。該電源控制器性能穩定并確保校園調頻電臺節目播出時間的準確性,實現了無人值守,提高了管理人員的工作效率。 閱讀全文請點擊
2  集成電路測試儀電源電路的仿真設計研究與應用
  集成電路測試儀可用來測量集成電路的好壞,在電子實驗室中應用廣泛。在實際使用中,發現部分廠家生產的測試儀存在一些問題,如電網電壓波動或負載加重后容易出現死機或復位不正常現象,這對實驗進程和實驗室管理有很大影響,也是困擾實驗指導老師的常見問題,必須予以解決。本文通過某一種測試儀電源電路的改進的試驗,會給實驗室管理者以借鑒。   在電路設計中用到EDA(Electronics Design Au-tomation,電子設計自動化)技術。在進行電路改進前,從電路參數設計,電路功能仿真驗證等都在計算機上先用EDA軟件完成,不但縮短了電路設計時間,而且大大地節約了成本。   EDA技術是隨著集成電路和計算機技術的飛速發展應運而生的一種高級、快速、有效的電子設計自動化工具。它經歷了計算機輔助設計(Computer Assist De-sign,CAD)、計算機輔助工程設計(Computer Assist Engineering Design,CAE)和電子設計自動化(Elec-tronic Design Automation,EDA)三個發展階段。利用EDA技術進行電子系統的設計,具有以下幾個特點:用軟件的方式設計硬件;用軟件方式設計的系統到硬件系統的轉換是由有關的開發軟件自動完成的;對設計電路功能是否正確可進行仿真分析。 閱讀全文請點擊
3  集成電路封裝設計可靠性提高方法研究
  1 前言   隨著集成電路的發展,小型化與多功能成了大家共同追求的目標,這不僅加速了IC設計的發展,也促進了IC封裝設計的發展。IC封裝設計也可以在一定程度上提高產品的集成度,同時也對產品的可靠性起著很重要的影響作用。本文總結和研究了一些封裝工藝中提高可靠性的方法。   2 引線框架   引線框架的主要功能是芯片的載體,用于將芯片的I/O引出。在引線框架的設計過程中,需要考慮幾個因素。   2.1 與塑封料的粘結性   引線框架與塑封料之間的粘結強度高,產品的氣密性更佳,可靠性更高;與塑封料的粘結性不好,會導致分層及其他形式的失效。影響粘結強度的因素除了塑封料的性能之外,引線框架的設計也可以起到增強粘結強度的作用,如在引腳和基島邊緣或背面設計圖案,如圖1所示。 閱讀全文請點擊
4  現代電源技術的發展和低功耗集成電路的應用分析
  綠色環保已成為各行業發展一個定向趨勢,如何做到環保且高效節能已成為當代熱門話題。在現代電子系統中,數據處理速度越來越快,數據流量和存儲空間越來越大,系統穩定性、可靠性越來越高,而電子設備體積不斷減小,集成度不斷增高,功耗不斷降低。特別是現代手持便攜設備和遠程控制設備不僅要求電子系統集成度高、體積小,而且要求整個系統功耗低,電池在相同體積和功耗下待機時間更長。電子設備外形變得越來越簡單,終端產品變得更加小巧,集成電路生產商需要設計出更加緊湊小巧的封裝。由于系統內處理器、存儲器及其他集成電路數量不斷增加,產生更多熱量,使熱管理在系統設計中變得非常重要。這些因素給集成電路生產商和電子設計工程師帶來了更多挑戰。電源技術的創新,勢必要推動電源技術迅速發展。 閱讀全文請點擊
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