kukuhalu.
EEDAhotWEEKLY 看懂设计,也看懂证据。
WHAT EACH TOOL DOES

EDA 在芯片流程里做什么

EDA 是设计芯片时用的一组软件,不是晶圆厂的机台,也不是测试机。

从规格到测试的五个站点 规格 逻辑 版图 光罩 测试

先看上面的流程。规格和逻辑回答「做什么」,版图回答「怎么做出来」,光罩把版图变成制造数据,测试判断做出来的芯片是不是好的。例子只说明一类工具长什么样,不是完整名录。

01

设计

电路要做什么?

数字侧用语言写下行为,再用仿真和形式验证检查。较大的设计还可以放到硬件仿真器或 FPGA 原型上跑。模拟侧画原理图和版图,用 SPICE 一类电路仿真看电压和电流。两条线后面在版图签核汇合。

功能仿真

问题 功能对不对?

进出 输入是 RTL 和激励,输出是波形与通过或失败。这一步通常还不看真实时序。

举例 教程里常举 Synopsys VCS、Cadence Xcelium、Siemens ModelSim。

数字前端流程教程 ↗

形式验证

问题 综合之后功能有没有被改掉?

进出 比较 RTL 和门级网表是否等价。

举例 教程里常举 Synopsys Formality。

数字前端流程教程 ↗

硬件仿真与原型

问题 大设计在流片前跑得动吗?

进出 把设计映射到专用硬件或 FPGA 上,跑软件负载。

举例 这一类是硬件仿真器和 FPGA 原型。这里只说明角色,不列成某一家的产品名录。

原理图、版图与电路仿真

问题 晶体管级电路的电压和电流对不对?

进出 输入是原理图或网表,输出是仿真波形;版图工具负责画出器件和连线。

举例 电路仿真属于 SPICE 这一类。版图环境的一个公开例子是 Cadence Virtuoso。

EE Times:Calibre 与 Virtuoso ↗

02

实现

逻辑怎么变成可制造的版图?

公开的开源流程从 RTL 走到 GDS:综合、布图、布局、时钟树、布线、寄生提取、时序检查、DRC/LVS。商业工具做的是同样这些环节,不是唯一路径。

布图、布局、时钟树与布线

问题 门放在哪里,线怎么连?

进出 输入是网表和约束,输出是带位置和连线的版图。

举例 OpenROAD 按布图、布局、时钟树、全局布线和详细布线排列。

OpenROAD RTL 到 GDS ↗

静态时序与寄生提取

问题 时序和延迟还够不够?

进出 用约束检查建立时间和保持时间,而不是把所有向量再仿真一遍。寄生提取把连线电阻电容算进去。

举例 教程里常举 Synopsys PrimeTime。OpenROAD 用 OpenRCX 做寄生提取,并在结束时做时序签核。

数字前端流程教程 ↗OpenROAD ↗

物理验证

问题 版图符合制造规则吗,和电路图一致吗?

进出 DRC 查设计规则,LVS 对照版图和原理图。

举例 OpenROAD 用 KLayout 做 DRC/LVS。商业工具里,Calibre 是物理验证的一个公开例子。

OpenROAD ↗EDN:Calibre ↗

03

制造准备

版图怎么变成光罩数据?

光刻会让图形变形,所以版图要先做光学邻近修正,再切成光罩写机器能写的形状。晶圆厂里控制光刻机和蚀刻机的软件不是 EDA。

光学邻近修正

问题 硅片上印出来的图形还像设计吗?

进出 改多边形、加辅助图形,补偿光的衍射。

举例 Synopsys Proteus 是厂商自己的 OPC 产品说明,只作这一类工具的例子。

厂商资料:Proteus OPC ↗Beyond tape-out ↗

掩模数据准备

问题 光罩写机器读什么文件?

进出 把层次化版图展平、切分,并做掩模规则检查。

举例 Synopsys MDP 是厂商资料,说明切分、掩模规则检查和掩模误差修正这一类工作。

厂商资料:MDP ↗

04

测试

做出来的芯片是好的吗?

设计时就要让内部节点能被控制和观察。EDA 插入扫描链、存储自测试,并生成测试向量。自动测试设备把向量加到芯片上,它是测试机,不是 EDA。

可测试性设计

问题 测试时能不能碰到电路内部?

进出 插入扫描链、边界扫描、逻辑或存储自测试,把时序电路的测试变成更容易生成向量的问题。

举例 扫描链、MBIST、JTAG 边界扫描。

Synopsys:什么是 DFT ↗德州大学 DFT 讲义 ↗

自动测试向量生成

问题 用哪些向量能查出制造缺陷?

进出 利用扫描链等结构,生成激励和预期响应。常见故障模型包括固定型故障和时延故障。

举例 ATPG 生成向量;向量交给测试机执行。

Synopsys:什么是 DFT ↗德州大学 DFT 讲义 ↗

测试机不是 EDA。例子不是完整名录。厂商资料只说明该类工具做什么,不代表产品比较。