集成电路设计基础知识解析( 五 ) _电路基础知识

形式等效性检查
为了比较门级网表和寄存器传输级的等效性，可以通过生成诸如不二可满足性、二元决策图等途径来完成形式等效性检查（形式验证）。实际上，等效性检查还可以检查两个寄存器传输级设计之间，或者两个门级网表之间的逻辑等效性。
时序分析
现代集成电路的时钟频率已经到达了兆赫兹级别，而大量模块内、模块之间的时序关系极其复杂，因此，除了需要验证电路的逻辑功能，还需要进行时序分析，即对信号在传输路径上的延迟进行检查，判断其是否匹配时序收敛要求。时序分析所需的逻辑门标准延迟格式信息可以由标准单元库（或从用户自己设计的单元从提取的时序信息）提供。随着电路特征尺寸不断减小，互连线延迟在实际的总延时中所占的比例愈加显著，因此在物理设计完成之后，把互连线的延迟纳入考虑，才能够精准地进行时序分析。
【集成电路设计基础知识解析】物理设计
逻辑综合完成之后，通过引入器件制造公司提供的工艺信息，前面完成的设计将进入布图规划、布局、布线阶段，工程人员需要根据延迟、功耗、面积等方面的约束信息，合理设置物理设计工具的参数，不断调试，以获取最佳的配置，从而决定组件在晶圆上的物理位置。如果是全定制设计，工程师还需要精心绘制单元的集成电路版图，调整晶体管尺寸，从而降低功耗、延时。
随着现代集成电路的特征尺寸不断下降，超大规模集成电路已经进入深亚微米级阶段，互连线延迟对电路性能的影响已经达到甚至超过逻辑门延迟的影响。这时，需要考虑的因素包括线网的电容效应和线网电感效应，芯片内部电源线上大电流在线网电阻上造成的电压降也会影响集成电路的稳定性。为了解决这些问题，同时缓解时钟偏移、时钟树寄生参数的负面影响，合理的布局布线和逻辑设计、功能验证等过程同等重要。随着移动设备的发展，低功耗设计在集成电路设计中的地位愈加显著。在物理设计阶段，设计可以转化成几何图形的表示方法，工业界有若干标准化的文件格式（如GDSII）予以规范。
值得注意的是，电路实现的功能在之前的寄存器传输级设计中就已经确定。在物理设计阶段，工程师不仅不能够让之前设计好的逻辑、时序功能在该阶段的设计中被损坏，还要进一步优化芯片按照正确运行时的延迟时间、功耗、面积等方面的性能。在物理设计产生了初步版图文件之后，工程师需要再次对集成电路进行功能、时序、设计规则、信号完整性等方面的验证，以确保物理设计产生正确的硬件版图文件。
可测试性设计与设计的重用
随着超大规模集成电路的复杂程度不断提高，电路制造后的测试所需的时间和经济成本也不断增加。以往，人们将绝大多数精力放在设计本身，而并不考虑之后的测试，因为那时的测试相对更为简单。近年来，测试本身也逐渐成为一个庞大的课题。
比如，从电路外部控制某些内部信号使得它们呈现特定的逻辑值比较容易，而某些内部信号由于依赖大量其它内部信号，从外部很难直接改变它们的数值。此外，内部信号的改变很多时候不能在主输出端观测（有时主输出端的信号输出看似正确，其实内部状态是错误的，仅观测主输出端的输出不足以判断电路是否正常工作）。以上两类问题，即可控制性和可观测性，是可测试性的两大组成部分。
人们逐渐发现，电路在设计时向电路添加一些特殊的结构（例如扫描链和内建自测试），能够大大方便之后的电路测试。这样的设计被即为可测试性设计，它们使电路更加复杂，但是却能凭借更简捷的测试降低整个项目的成本。

集成电路设计基础知识解析( 五 )

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