數(shù)字VLSI芯片設(shè)計(jì)

前言

2001年7月間，電子工業(yè)出版社的領(lǐng)導(dǎo)同志邀請(qǐng)各高校十幾位通信領(lǐng)域方面的老師，商量引進(jìn)國(guó)外教材問(wèn)題。與會(huì)同志對(duì)出版社提出的計(jì)劃十分贊同，大家認(rèn)為，這對(duì)我國(guó)通信事業(yè)、特別是對(duì)高等院校通信學(xué)科的教學(xué)工作會(huì)很有好處。教材建設(shè)是高校教學(xué)建設(shè)的主要內(nèi)容之一。編寫(xiě)、出版一本好的教材，意味著開(kāi)設(shè)了一門好的課程，甚至可能預(yù)示著一個(gè)嶄新學(xué)科的誕生。20世紀(jì)40年代MIT林肯實(shí)驗(yàn)室出版的一套28本雷達(dá)叢書(shū)，對(duì)近代電子學(xué)科、特別是對(duì)雷達(dá)技術(shù)的推動(dòng)作用，就是一個(gè)很好的例子。我國(guó)領(lǐng)導(dǎo)部門對(duì)教材建設(shè)一直非常重視。20世紀(jì)80年代，在原教委教材編審委員會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)下，匯集了高等院校幾百位富有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的專家，編寫(xiě)、出版了一大批教材；很多院校還根據(jù)學(xué)校的特點(diǎn)和需要，陸續(xù)編寫(xiě)了大量的講義和參考書(shū)。這些教材對(duì)高校的教學(xué)工作發(fā)揮了極好的作用。近年來(lái)，隨著教學(xué)改革不斷深入和科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，有的教材內(nèi)容已比較陳舊、落后，難以適應(yīng)教學(xué)的要求，特別是在電子學(xué)和通信技術(shù)發(fā)展神速、可以講是日新月異的今天，如何適應(yīng)這種情況，更是-個(gè)必須認(rèn)真考慮的問(wèn)題。解決這個(gè)問(wèn)題，除了依靠高校的老師和專家撰寫(xiě)新的符合要求的教科書(shū)外，引進(jìn)和出版一些國(guó)外優(yōu)秀電子與通信教材，尤其是有選擇地引進(jìn)一批英文原版教材，是會(huì)有好處的。一年多來(lái)，電子工業(yè)出版社為此做了很多工作。他們成立了一個(gè)“國(guó)外電子與通信教材系列”項(xiàng)目組，選派了富有經(jīng)驗(yàn)的業(yè)務(wù)骨干負(fù)責(zé)有關(guān)工作，收集了230余種通信教材和參考書(shū)的詳細(xì)資料，調(diào)來(lái)了100余種原版教材樣書(shū)，依靠由20余位專家組成的出版委員會(huì)，從中精選了40多種，內(nèi)容豐富，覆蓋了電路理論與應(yīng)用、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、微電子、通信系統(tǒng)、電磁場(chǎng)與微波等方面，既可作為通信專業(yè)本科生和研究生的教學(xué)用書(shū)，也可作為有關(guān)專業(yè)人員的參考材料。此外，這批教材，有的翻譯為中文，還有部分教材直接影印出版，以供教師用英語(yǔ)直接授課。希望這些教材的引進(jìn)和出版對(duì)高校通信教學(xué)和教材改革能起一定作用。在這里，我還要感謝參加工作的各位教授、專家、老師與參加翻譯、編輯和出版的同志們。各位專家認(rèn)真負(fù)責(zé)、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、不辭辛勞、不怕瑣碎和精益求精的態(tài)度，充分體現(xiàn)了中國(guó)教育工作者和出版工作者的良好美德。

內(nèi)容概要

本書(shū)介紹如何使用Cadence和Synopsys公司的CAD工具來(lái)實(shí)際設(shè)計(jì)數(shù)字VLSl芯片。讀者通過(guò)本書(shū)可以循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)這些CAD工具，并使用這些軟件設(shè)計(jì)出可制造的數(shù)字集成電路芯片。本書(shū)內(nèi)容按集成電路的設(shè)計(jì)流程編排，包括CAD設(shè)計(jì)平臺(tái)、電路圖輸入、Vefil09仿真、版圖編輯、標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)、模擬和數(shù)?；旌闲盘?hào)仿真、單元表征和建庫(kù)、Vefilog綜合、抽象形式生成、布局布線及芯片組裝等工具；每一工具的使用都以實(shí)例說(shuō)明，最后給出了一個(gè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化MIPS微處理器的完整例子。本書(shū)可與有關(guān)集成電路設(shè)計(jì)理論的教科書(shū)配套使用，可作為高等院校有關(guān)集成電路設(shè)計(jì)理論類課程的配套教材和集成電路設(shè)計(jì)實(shí)踐類課程的教科書(shū)，也可作為集成電路設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)教材和使用手冊(cè)。

作者簡(jiǎn)介

作者：(美國(guó))艾瑞克·布魯范德(Erik Brunvand) 譯者：周潤(rùn)德

書(shū)籍目錄

第1章  引言  1.1　CAD工具流程    1.1.1　定制VLSl及單元設(shè)計(jì)流程    1.1.2　層次化的單元／模塊ASIC流程  1.2　本書(shū)的內(nèi)容  1.3　關(guān)于工具的瑕疵問(wèn)題  1.4　工具設(shè)置及執(zhí)行腳本  1.5　字體使用約定第2章  Cadence設(shè)計(jì)平臺(tái)DFIl及啟動(dòng)命令I(lǐng)CFB  2.1　Cadence設(shè)計(jì)平臺(tái)  2.2　啟動(dòng)Cadence  2.3　小結(jié)第3章  Composer原理圖輸入工具  3.1　啟動(dòng)Cadence建立一個(gè)新的工作庫(kù)  3.2　建立新單元    3.2.1　建立全加器原理圖視圖    3.2.2　建立加法器符號(hào)圖　　3.2.3　用一位全加器組成兩位加法器  3.3　晶體管級(jí)原理圖  3.4　打印原理圖    3.4.1　修改后腳本打印文件  3.5　變量、端口和單元的命名規(guī)則  3.6　小結(jié)第4章　Verilog仿真  4.1　Composer原理圖的Verilog仿真    4.1.1　用Verilog.XL仿真原理圖    4.1.2　用NC_Verilog仿真原理圖  4.2　Composer工具中的行為級(jí)Verilog代碼    4.2.1　生成行為級(jí)視圖    4.2.2　仿真行為級(jí)視圖  4.3　獨(dú)立的Verilog仿真    4.3.1　Verilog—XL    4.3.2　NCVerilog    4.3.3　VCS  4.4　Verilog仿真中的時(shí)序    4.4.1　行為級(jí)與晶體管開(kāi)關(guān)級(jí)仿真的比較    4.4.2　行為級(jí)邏輯門時(shí)序    4.4.3　標(biāo)準(zhǔn)延時(shí)格式時(shí)序    4.4.4　晶體管時(shí)序    4.5　小結(jié)第5章　Virtuos0版圖編輯器  5.1　反相器原理圖    5.1.1　啟動(dòng)Cadence的icfb    5.1.2　建立反相器原理圖    5.1.3　建立反相器符號(hào)圖  5.2　反相器版圖    5.2.1　建立新的版圖視圖    5.2.2　繪制nil'lOS晶體管    5.2.3　繪制pmos晶體管    5.2.4　用晶體管版圖組裝反相器    5.2.5　用層次化方法建立版圖    5.2.6　Virtuos0命令概要  5.3　打印版圖  5.4　設(shè)計(jì)規(guī)則檢查    5.4.1　DIVA設(shè)計(jì)規(guī)則檢查  5.5　生成提取視圖  5.6　版圖對(duì)照原理圖檢查    5.6.1　生成模擬提取視圖  5.7　單元設(shè)計(jì)全流程（到目前為止）  5.8　小結(jié)第6章  標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)模板  6.1　標(biāo)準(zhǔn)單元幾何尺寸說(shuō)明  6.2　標(biāo)準(zhǔn)單元I／O端口布置  6.3　標(biāo)準(zhǔn)單元晶體管尺寸選擇  6.4　小結(jié)第7章　Spectre模擬仿真器  7.1　原理圖仿真（瞬態(tài)仿真）  7.2　Spectre模擬環(huán)境下仿真  7.3　用配置視圖仿真  7.4　模擬，數(shù)字混合仿真    7.4.1　有關(guān)混合模式仿真的結(jié)束語(yǔ)  7.5　靜態(tài)仿真    7.5.1　參數(shù)化仿真……第8章　單元表征第9章　Verilog綜合　第10章　抽象生成第11章　SOC Encounter布局布線第12章　芯片組裝第13章　設(shè)計(jì)舉例附錄參考文獻(xiàn)術(shù)語(yǔ)表

章節(jié)摘錄

插圖：在我們埋頭于本書(shū)的內(nèi)容前，先來(lái)談?wù)劰ぞ叩蔫Υ脝?wèn)題。這些工具是很復(fù)雜的，并且使用這些工具設(shè)計(jì)的系統(tǒng)也是很復(fù)雜的。這些工具看起來(lái)也相當(dāng)煩瑣，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)瑕疵，事實(shí)上也確實(shí)如此。然而，即使對(duì)于工具中難免發(fā)生的瑕疵，我也會(huì)鼓勵(lì)讀者仔細(xì)地跟從本書(shū)的內(nèi)容，并且在遇到問(wèn)題時(shí)也不要去埋怨工具的瑕疵！在多年講授這些工具的課程之后，我發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們?cè)谡n堂環(huán)境下遇到了工具麻煩時(shí)，幾乎可以百分之百地肯定這一定是我們做了什么事，或者是我們的數(shù)據(jù)有些不對(duì)，而不是因?yàn)楣ぞ哂需Υ?。我們常常?huì)驚奇于所做之事與步驟規(guī)定要做之事之間的細(xì)微差別。但遇到此種情形時(shí)，務(wù)請(qǐng)放松，并仔細(xì)想一想究竟發(fā)生了什么以及可能是什么原因引起的。有時(shí)在出錯(cuò)報(bào)告中會(huì)提供確切的信息，這時(shí)就要仔細(xì)地閱讀。可以試著將情況向他人解釋一下，在解釋的過(guò)程中或許會(huì)明白發(fā)生了什么。當(dāng)然，遇到這種情況時(shí)，也可以請(qǐng)他人看一下。一定要試著去解決問(wèn)題而不是埋怨所用的工具！如果最終確定是工具的問(wèn)題，那么至少我們已排除了其他原因。1.4工具設(shè)置及執(zhí)行腳本由于這些工具是成套工具中許多種工具的復(fù)雜組合，所以它們的名字（如Composer）就很少是我們啟動(dòng)這些工具時(shí)所要運(yùn)行的實(shí)際可執(zhí)行代碼的名字。而且大多數(shù)工具都有其他重要的事情需要在我們的環(huán)境中首先進(jìn)行初始化，然后才能啟用這些工具。我們必須建立起工具目錄的搜索路徑，以使shell（IJNIX命令行界面）和工具能找到所需的信息。初始化和設(shè)置文件必須包含在啟動(dòng)工具的目錄中。此外還必須設(shè)置環(huán)境變量以通知工具將怎樣使用它們。這里不打算在每一章中描述每一種工具的設(shè)置和執(zhí)行要求，而是把所有這些要求打包在一個(gè)可執(zhí)行的腳本中來(lái)啟動(dòng)一個(gè)新的shell，并且對(duì)shell環(huán)境進(jìn)行所有必要的修改，然后運(yùn)行這些工具。這樣做的主要好處是，我們可以只運(yùn)行這個(gè)shell腳本而不必記住所有其他的設(shè)置要求，而且它也恰好能把對(duì)shell的這些修改打包到專門為運(yùn)行該工具而啟動(dòng)的新shell中。一旦這一工具（通過(guò)shell腳本）退出，這些修改就不再起作用，以免影響其他事情的處理。

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