基于先進(jìn)工藝的超大規(guī)模ASIC芯片評(píng)估設(shè)計(jì)方法研究
發(fā)布時(shí)間:2021-05-10 18:21
隨著集成電路飛速發(fā)展,集成電路的規(guī)模、集成度、功能復(fù)雜性均在增加。另外,先進(jìn)工藝帶來(lái)性能提升的同時(shí),也帶來(lái)新的挑戰(zhàn),如時(shí)序收斂、可靠性等問(wèn)題。更重要的是設(shè)計(jì)人員還面臨節(jié)約設(shè)計(jì)成本和縮短芯片設(shè)計(jì)周期的壓力。專用集成電路(ASIC)設(shè)計(jì)也一樣,亟待需要縮短新工藝下的設(shè)計(jì)周期。專用集成電路設(shè)計(jì)一般是在前端設(shè)計(jì)和驗(yàn)證完成之后才能開(kāi)始物理設(shè)計(jì),嚴(yán)重影響芯片開(kāi)發(fā)周期。為了兼顧先進(jìn)工藝特點(diǎn)和縮短超大規(guī)模專用集成電路設(shè)計(jì)周期,本文主要面向設(shè)計(jì)里的核心模塊進(jìn)行評(píng)估設(shè)計(jì)。評(píng)估設(shè)計(jì)目的是支撐前端設(shè)計(jì)的頻率、功耗、面積評(píng)估,同時(shí)也為后端設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。為此,本文以16nm FinFET工藝為例,主要進(jìn)行了以下工作:首先研究了評(píng)估設(shè)計(jì)分析理論基礎(chǔ),主要對(duì)FinFET工藝特點(diǎn)、時(shí)序分析、功耗分析、電壓降、電遷移、串?dāng)_和天線效應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。然后通過(guò)EDA工具的組合建立了適合先進(jìn)工藝的完整評(píng)估設(shè)計(jì)流程,接著結(jié)合流程完成了三顆專用芯片(A1、A2和A3)核心模塊評(píng)估設(shè)計(jì)并且得到了評(píng)估分析報(bào)告。其中,A1核心模塊主要是通過(guò)一版設(shè)計(jì)頻率為750MHz的全corner評(píng)估實(shí)驗(yàn)詳細(xì)介紹了評(píng)估設(shè)計(jì)完整流程。在子模塊hin
【文章來(lái)源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:91 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 研究工作的背景與意義
1.2 ASIC評(píng)估設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀
1.2.1 半導(dǎo)體工藝與EDA工具國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀
1.2.2 ASIC評(píng)估設(shè)計(jì)方法的國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀
1.3 本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新
1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 評(píng)估設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
2.1 FinFET工藝
2.1.1 Bulk FinFET和 SOI FinFET
2.1.2 FinFET的多閾值器件
2.1.3 FinFET工藝的線延
2.2 靜態(tài)時(shí)序分析
2.2.1 設(shè)計(jì)約束
2.2.2 建立時(shí)間和保持時(shí)間檢查
2.2.3 時(shí)序路徑
2.2.4 異步時(shí)序分析檢查
2.3 功耗分析
2.3.1 數(shù)字集成電路功耗的來(lái)源
2.3.2 功耗的優(yōu)化策略
2.4 信號(hào)完整性分析
2.4.1 電壓降
2.4.2 電遷移
2.4.3 串?dāng)_
2.4.4 天線效應(yīng)
2.5 本章小結(jié)
第三章 評(píng)估流程設(shè)計(jì)
3.1 ASIC設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)介
3.1.1 ASIC的基本設(shè)計(jì)流程
3.1.2 評(píng)估流程設(shè)計(jì)
3.2 邏輯綜合
3.2.1 Design Compiler簡(jiǎn)介
3.2.2 邏輯綜合流程
3.3 物理綜合
3.3.1 設(shè)計(jì)初始化與布局
3.3.2 時(shí)鐘樹(shù)綜合
3.3.3 繞線
3.3.4 面向可制造性設(shè)計(jì)
3.4 其他工具介紹
3.5 本章小結(jié)
第四章 A1芯片核心模塊評(píng)估設(shè)計(jì)
4.1 A1芯片核心模塊簡(jiǎn)介與評(píng)估說(shuō)明
4.2 A1核心模塊邏輯綜合
4.2.1 整體規(guī)劃與編譯策略選取
4.2.2 約束設(shè)置
4.2.3 邏輯綜合結(jié)果
4.3 A1核心模塊物理綜合
4.3.1 hin_core模塊物理綜合及優(yōu)化
4.3.2 pp_ctrl模塊物理綜合及優(yōu)化
4.3.3 子模塊物理綜合結(jié)果
4.3.4 子模塊各項(xiàng)檢查
4.4 A1核心模塊頂層評(píng)估設(shè)計(jì)與各項(xiàng)檢查
4.5 本章小結(jié)
第五章 A2芯片核心模塊評(píng)估設(shè)計(jì)
5.1 A2核心模塊簡(jiǎn)介與評(píng)估說(shuō)明
5.2 A2邏輯綜合
5.2.1 整體規(guī)劃與編譯策略選取
5.2.2 約束設(shè)置與邏輯綜合結(jié)果
5.3 A2核心模塊物理綜合
5.3.1 SORT_BUFFER物理綜合
5.3.2 ARBITER_ASFIFO物理綜合
5.3.3 子模塊物理綜合結(jié)果
5.3.4 子模塊物理檢查
5.4 A2核心模塊頂層評(píng)估設(shè)計(jì)
5.4.1 子模塊端口路徑內(nèi)部延時(shí)分析
5.4.2 A2核心模塊頂層繞線
5.4.3 頂層各項(xiàng)檢查
5.5 評(píng)估結(jié)論
5.6 本章小結(jié)
第六章 評(píng)估驗(yàn)證
6.1 A3核心模塊簡(jiǎn)介和評(píng)估說(shuō)明
6.2 A3核心模塊邏輯綜合與物理設(shè)計(jì)
6.3 A3核心模塊各項(xiàng)檢查
6.4 評(píng)估驗(yàn)證
6.4.1 評(píng)估結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證
6.4.2 評(píng)估時(shí)間對(duì)比驗(yàn)證
6.5 A1、A2評(píng)估設(shè)計(jì)方法與其他評(píng)估設(shè)計(jì)方法對(duì)比
6.5.1 A1評(píng)估設(shè)計(jì)方法與其他評(píng)估設(shè)計(jì)方法對(duì)比
6.5.2 A2評(píng)估設(shè)計(jì)方法與其他評(píng)估設(shè)計(jì)方法對(duì)比
6.6 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]深亞微米VLSI設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性研究[J]. 盧海濤. 信息系統(tǒng)工程. 2018(08)
[2]30年的種子發(fā)了芽:華大九天的EDA突圍之路[J]. 單祥茹. 中國(guó)電子商情(基礎(chǔ)電子). 2018(08)
[3]低功耗時(shí)鐘樹(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化[J]. 戈喆,付娟,王沛東,任力爭(zhēng),杜華斌,王志鴻,王麗英. 中國(guó)集成電路. 2017(09)
[4]Clock Gating技術(shù)在超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)時(shí)的應(yīng)用[J]. 王英,王金城. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2015(09)
[5]數(shù)字集成電路時(shí)序優(yōu)化策略[J]. 陳獻(xiàn)鋒,白雪飛,方毅. 通信技術(shù). 2014(05)
[6]RTL設(shè)計(jì)中的Verilog代碼風(fēng)格[J]. 馮海濤,王爽,周剛. 微處理機(jī). 2013(02)
[7]ASIC物理設(shè)計(jì)中的時(shí)鐘樹(shù)綜合優(yōu)化研究[J]. 潘靜,吳武臣,侯立剛,彭曉宏. 微電子學(xué). 2011(06)
[8]深亞微米下芯片后端物理設(shè)計(jì)方法學(xué)研究[J]. 曾宏. 中國(guó)集成電路. 2010(02)
[9]超深亞微米IC設(shè)計(jì)中的天線效應(yīng)分析[J]. 李蜀霞,劉輝華,趙建明,何春. 電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(S1)
[10]ASIC設(shè)計(jì)流程和方法[J]. 王永清,王禮生. 中國(guó)集成電路. 2005(12)
博士論文
[1]超深亞微米銅互連的失效機(jī)理與可靠性研究[D]. 杜鳴.西安電子科技大學(xué) 2010
碩士論文
[1]基于多位觸發(fā)器的數(shù)字電路低功耗設(shè)計(jì)方法研究[D]. 鄭勛績(jī).西安電子科技大學(xué) 2017
[2]數(shù)字電路功耗分析及優(yōu)化的研究[D]. 王璐璐.吉林大學(xué) 2013
[3]時(shí)鐘網(wǎng)格的設(shè)計(jì)與分析[D]. 石柱.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[4]基于Tcl腳本語(yǔ)言的ASIC后端設(shè)計(jì)[D]. 曹華.電子科技大學(xué) 2011
[5]超大規(guī)模數(shù)字集成電路的時(shí)序分析與優(yōu)化[D]. 張佾.復(fù)旦大學(xué) 2008
[6]Fishbone和CTS時(shí)鐘樹(shù)的比較[D]. 陳彥白.復(fù)旦大學(xué) 2008
[7]數(shù)字集成電路低功耗優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 蔣文棟.北京交通大學(xué) 2008
[8]超大規(guī)模集成電路的物理設(shè)計(jì)研究[D]. 周俊.同濟(jì)大學(xué) 2007
[9]深亞微米IC物理設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性研究[D]. 王胤翔.東南大學(xué) 2005
[10]超大規(guī)模集成電路電源網(wǎng)格完整性分析研究[D]. 王書(shū)江.浙江大學(xué) 2003
本文編號(hào):3179834
【文章來(lái)源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:91 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 研究工作的背景與意義
1.2 ASIC評(píng)估設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀
1.2.1 半導(dǎo)體工藝與EDA工具國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀
1.2.2 ASIC評(píng)估設(shè)計(jì)方法的國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀
1.3 本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新
1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 評(píng)估設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
2.1 FinFET工藝
2.1.1 Bulk FinFET和 SOI FinFET
2.1.2 FinFET的多閾值器件
2.1.3 FinFET工藝的線延
2.2 靜態(tài)時(shí)序分析
2.2.1 設(shè)計(jì)約束
2.2.2 建立時(shí)間和保持時(shí)間檢查
2.2.3 時(shí)序路徑
2.2.4 異步時(shí)序分析檢查
2.3 功耗分析
2.3.1 數(shù)字集成電路功耗的來(lái)源
2.3.2 功耗的優(yōu)化策略
2.4 信號(hào)完整性分析
2.4.1 電壓降
2.4.2 電遷移
2.4.3 串?dāng)_
2.4.4 天線效應(yīng)
2.5 本章小結(jié)
第三章 評(píng)估流程設(shè)計(jì)
3.1 ASIC設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)介
3.1.1 ASIC的基本設(shè)計(jì)流程
3.1.2 評(píng)估流程設(shè)計(jì)
3.2 邏輯綜合
3.2.1 Design Compiler簡(jiǎn)介
3.2.2 邏輯綜合流程
3.3 物理綜合
3.3.1 設(shè)計(jì)初始化與布局
3.3.2 時(shí)鐘樹(shù)綜合
3.3.3 繞線
3.3.4 面向可制造性設(shè)計(jì)
3.4 其他工具介紹
3.5 本章小結(jié)
第四章 A1芯片核心模塊評(píng)估設(shè)計(jì)
4.1 A1芯片核心模塊簡(jiǎn)介與評(píng)估說(shuō)明
4.2 A1核心模塊邏輯綜合
4.2.1 整體規(guī)劃與編譯策略選取
4.2.2 約束設(shè)置
4.2.3 邏輯綜合結(jié)果
4.3 A1核心模塊物理綜合
4.3.1 hin_core模塊物理綜合及優(yōu)化
4.3.2 pp_ctrl模塊物理綜合及優(yōu)化
4.3.3 子模塊物理綜合結(jié)果
4.3.4 子模塊各項(xiàng)檢查
4.4 A1核心模塊頂層評(píng)估設(shè)計(jì)與各項(xiàng)檢查
4.5 本章小結(jié)
第五章 A2芯片核心模塊評(píng)估設(shè)計(jì)
5.1 A2核心模塊簡(jiǎn)介與評(píng)估說(shuō)明
5.2 A2邏輯綜合
5.2.1 整體規(guī)劃與編譯策略選取
5.2.2 約束設(shè)置與邏輯綜合結(jié)果
5.3 A2核心模塊物理綜合
5.3.1 SORT_BUFFER物理綜合
5.3.2 ARBITER_ASFIFO物理綜合
5.3.3 子模塊物理綜合結(jié)果
5.3.4 子模塊物理檢查
5.4 A2核心模塊頂層評(píng)估設(shè)計(jì)
5.4.1 子模塊端口路徑內(nèi)部延時(shí)分析
5.4.2 A2核心模塊頂層繞線
5.4.3 頂層各項(xiàng)檢查
5.5 評(píng)估結(jié)論
5.6 本章小結(jié)
第六章 評(píng)估驗(yàn)證
6.1 A3核心模塊簡(jiǎn)介和評(píng)估說(shuō)明
6.2 A3核心模塊邏輯綜合與物理設(shè)計(jì)
6.3 A3核心模塊各項(xiàng)檢查
6.4 評(píng)估驗(yàn)證
6.4.1 評(píng)估結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證
6.4.2 評(píng)估時(shí)間對(duì)比驗(yàn)證
6.5 A1、A2評(píng)估設(shè)計(jì)方法與其他評(píng)估設(shè)計(jì)方法對(duì)比
6.5.1 A1評(píng)估設(shè)計(jì)方法與其他評(píng)估設(shè)計(jì)方法對(duì)比
6.5.2 A2評(píng)估設(shè)計(jì)方法與其他評(píng)估設(shè)計(jì)方法對(duì)比
6.6 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]深亞微米VLSI設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性研究[J]. 盧海濤. 信息系統(tǒng)工程. 2018(08)
[2]30年的種子發(fā)了芽:華大九天的EDA突圍之路[J]. 單祥茹. 中國(guó)電子商情(基礎(chǔ)電子). 2018(08)
[3]低功耗時(shí)鐘樹(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化[J]. 戈喆,付娟,王沛東,任力爭(zhēng),杜華斌,王志鴻,王麗英. 中國(guó)集成電路. 2017(09)
[4]Clock Gating技術(shù)在超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)時(shí)的應(yīng)用[J]. 王英,王金城. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2015(09)
[5]數(shù)字集成電路時(shí)序優(yōu)化策略[J]. 陳獻(xiàn)鋒,白雪飛,方毅. 通信技術(shù). 2014(05)
[6]RTL設(shè)計(jì)中的Verilog代碼風(fēng)格[J]. 馮海濤,王爽,周剛. 微處理機(jī). 2013(02)
[7]ASIC物理設(shè)計(jì)中的時(shí)鐘樹(shù)綜合優(yōu)化研究[J]. 潘靜,吳武臣,侯立剛,彭曉宏. 微電子學(xué). 2011(06)
[8]深亞微米下芯片后端物理設(shè)計(jì)方法學(xué)研究[J]. 曾宏. 中國(guó)集成電路. 2010(02)
[9]超深亞微米IC設(shè)計(jì)中的天線效應(yīng)分析[J]. 李蜀霞,劉輝華,趙建明,何春. 電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(S1)
[10]ASIC設(shè)計(jì)流程和方法[J]. 王永清,王禮生. 中國(guó)集成電路. 2005(12)
博士論文
[1]超深亞微米銅互連的失效機(jī)理與可靠性研究[D]. 杜鳴.西安電子科技大學(xué) 2010
碩士論文
[1]基于多位觸發(fā)器的數(shù)字電路低功耗設(shè)計(jì)方法研究[D]. 鄭勛績(jī).西安電子科技大學(xué) 2017
[2]數(shù)字電路功耗分析及優(yōu)化的研究[D]. 王璐璐.吉林大學(xué) 2013
[3]時(shí)鐘網(wǎng)格的設(shè)計(jì)與分析[D]. 石柱.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[4]基于Tcl腳本語(yǔ)言的ASIC后端設(shè)計(jì)[D]. 曹華.電子科技大學(xué) 2011
[5]超大規(guī)模數(shù)字集成電路的時(shí)序分析與優(yōu)化[D]. 張佾.復(fù)旦大學(xué) 2008
[6]Fishbone和CTS時(shí)鐘樹(shù)的比較[D]. 陳彥白.復(fù)旦大學(xué) 2008
[7]數(shù)字集成電路低功耗優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 蔣文棟.北京交通大學(xué) 2008
[8]超大規(guī)模集成電路的物理設(shè)計(jì)研究[D]. 周俊.同濟(jì)大學(xué) 2007
[9]深亞微米IC物理設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性研究[D]. 王胤翔.東南大學(xué) 2005
[10]超大規(guī)模集成電路電源網(wǎng)格完整性分析研究[D]. 王書(shū)江.浙江大學(xué) 2003
本文編號(hào):3179834
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