芯片設計的步驟（前端設計篇）

　　芯片，又稱微電路（microcircuit）、微芯片（microchip）、集成電路（英語：integrated circuit， IC）。是指內含集成電路的硅片，體積很小，常常是計算機或其他電子設備的一部分。

　　芯片一般是指集成電路的載體，也是集成電路經過設計、制造、封裝、測試后的結果，通常是一個可以立即使用的獨立的整體。芯片和集成電路這兩個詞經?；熘褂?，比如在大家平常討論話題中，集成電路設計和芯片設計說的是一個意思，芯片行業、集成電路行業、IC行業往往也是一個意思。實際上，這兩個詞有聯系，也有區別。

　　集成電路實體往往要以芯片的形式存在，因為狹義的集成電路，是強調電路本身，比如簡單到只有五個元件連接在一起形成的相移振蕩器，當它還在圖紙上呈現的時候，我們也可以叫它集成電路，當我們要拿這個小集成電路來應用的時候，那它必須以獨立的一塊實物，或者嵌入到更大的集成電路中，依托芯片來發揮他的作用；集成電路更著重電路的設計和布局布線，芯片更強調電路的集成、生產和封裝。而廣義的集成電路，當涉及到行業（區別于其他行業）時，也可以包含芯片相關的各種含義。

　　芯片設計流程

　　芯片設計分為前端設計和后端設計，前端設計（也稱邏輯設計）和后端設計（也稱物理設計）并沒有統一嚴格的界限，涉及到與工藝有關的設計就是后端設計。

　　前端設計的步驟

　　1． 規格制定

　　芯片規格，也就像功能列表一樣，是客戶向芯片設計公司（稱為Fabless，無晶圓設計公司）提出的設計要求，包括芯片需要達到的具體功能和性能方面的要求。

　　2． 詳細設計

　　Fabless根據客戶提出的規格要求，拿出設計解決方案和具體實現架構，劃分模塊功能。

　　3． HDL編碼

　　使用硬件描述語言（VHDL，Verilog HDL，業界公司一般都是使用后者）將模塊功能以代碼來描述實現，也就是將實際的硬件電路功能通過HDL語言描述出來，形成RTL（寄存器傳輸級）代碼。

　　4． 仿真驗證

　　仿真驗證就是檢驗編碼設計的正確性，檢驗的標準就是第一步制定的規格?？丛O計是否精確地滿足了規格中的所有要求。規格是設計正確與否的黃金標準，一切違反，不符合規格要求的，就需要重新修改設計和編碼。 設計和仿真驗證是反復迭代的過程，直到驗證結果顯示完全符合規格標準。

　　5． 邏輯綜合――Design Compiler

　　仿真驗證通過，進行邏輯綜合。邏輯綜合的結果就是把設計實現的HDL代碼翻譯成門級網表netlist。綜合需要設定約束條件，就是你希望綜合出來的電路在面積，時序等目標參數上達到的標準。邏輯綜合需要基于特定的綜合庫，不同的庫中，門電路基本標準單元（standard cell）的面積，時序參數是不一樣的。所以，選用的綜合庫不一樣，綜合出來的電路在時序，面積上是有差異的。一般來說，綜合完成后需要再次做仿真驗證（這個也稱為后仿真，之前的稱為前仿真）。

　　6． STA

　　Static Timing Analysis（STA），靜態時序分析，這也屬于驗證范疇，它主要是在時序上對電路進行驗證，檢查電路是否存在建立時間（setup time）和保持時間（hold time）的違例（violation）。這個是數字電路基礎知識，一個寄存器出現這兩個時序違例時，是沒有辦法正確采樣數據和輸出數據的，所以以寄存器為基礎的數字芯片功能肯定會出現問題。

　　7． 形式驗證

　　這也是驗證范疇，它是從功能上（STA是時序上）對綜合后的網表進行驗證。常用的就是等價性檢查方法，以功能驗證后的HDL設計為參考，對比綜合后的網表功能，他們是否在功能上存在等價性。這樣做是為了保證在邏輯綜合過程中沒有改變原先HDL描述的電路功能。