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第1篇：集成電路設計步驟范文

關鍵詞：集成電路設計企業；項目成本管理

中圖分類號：F275 文獻標識碼：A

收錄日期：2017年3月12日

一、前言

2016年以來，全球經濟增速持續放緩，傳統PC業務需求進一步萎縮，智能終端市場的需求逐步減弱。美國半導體行業協會數據顯示，同年1～6月全球半導體市場銷售規模依舊呈現下滑態勢，銷售額為1，574億美元，同比下降5.8%。國內，經過國家集成電路產業投資基金實施的《國家集成電路產業發展推進綱要》將近兩年的推動，適應集成電路產業發展的政策環境和投融資環境基本形成，我國的集成電路產業繼續保持高位趨穩、穩中有進的發展態勢。據中國半導體行業協會統計，2016年1～6月全行業實現銷售額為1，847.1億元，同比增長16.1%，其中，集成電路設計行業繼續保持較快增速，銷售額為685.5億元，同比增長24.6%，制造業銷售額為454.8億元，同比增長14.8%，封裝測試業銷售額為706.8億元，同比增長9.5%。

國務院在2000年就開始下發文件鼓勵軟件和集成電路企業發展，從政策法規方面，鼓勵資金、人才等資源向集成電路企業傾斜；2010年和2012年更是聯合國家稅務總局下發文件對集成電路企業進行稅收優惠激勵。2013年國家發改委等五部門聯合下發發改高技[2013]234號文，凡是符合認定的集成電路設計企業均可以享受10%的所得稅優惠政策。近年來又通過各個部委、省、市和集成電路產業投資基金對國內的集成電路設計企業進行大幅度的、多項目的資金扶持，以期能縮短與發達國家的差距。因此，對于這樣一個高投入、高技術、高速發展的產業，國家又大力以項目扶持的產業，做好項目的成本管理非常必要。

二、項目成本管理流程

ο钅康某殺竟芾硪話惴治以下幾個環節：

（一）項目成本預測。成本預測是指通過分析項目進展中的各個環節的信息和項目進展具體情況，并結合企業自身管理水平，通過一定的成本預測方法，對項目開展過程中所需要發生的成本費用及在項目進展過程中可能發生的合理趨勢和相關的成本費用作出科學合理的測算、分析和預測的過程。對項目的成本預測主要發生在項目立項申請階段，成本預測的全面準確對項目的進展具有重要作用，是開展項目成本管理的起點。

（二）項目成本計劃。成本計劃是指在項目進展過程中對所需發生的成本費用進行計劃、分析，并提出降低成本費用的措施和具體的可行方案。通過對項目的成本計劃，可以把項目的成本費用進行分解，將成本費用具體落實到項目的各個環節和實施的具體步驟。成本計劃要在項目開展前就需要完成，并根據項目的進展情況，實施調節成本計劃，逐步完善。

（三）項目成本控制。成本控制是指在項目開展過程中對項目所需耗用的各項成本費用按照項目的成本計劃進行適當的監督、控制和調節，及時預防、發現和調整項目進行過程中出現的成本費用偏差，把項目的各項成本費用控制在既定的項目成本計劃范圍內。成本控制是對整個項目全程的管控，需要具體到每個項目環節，根據成本計劃，把項目成本費用降到最低，并不斷改進成本計劃，以最低的費用支出完成整個項目，達到項目的既定成果。

（四）項目成本核算。成本核算是指在項目開展過程中，整理各項項目的實際成本費用支出，并按照項目立項書的要求進行費用的分類歸集，然后與項目成本計劃中的各項計劃成本進行比對，找出差異的部分。項目的成本核算是進行項目成本分析和成本考核的基礎。

（五）項目成本分析。成本分析是指在完成成本核算的基礎上，對整個完工項目進行各項具體的成本費用分析，并與項目成本計劃進行差異比對，找出影響成本費用波動的原因和影響因素。成本分析是通過全面分析項目的成本費用，研究成本波動的因素和規律，并根據分析探尋降低成本費用的方法和途徑，為新項目的成本管理提供有效的保證。

（六）項目成本考核。成本考核是指在項目完成后，項目驗收考核小組根據項目立項書的要求對整個項目的成本費用及降低成本費用的實際指標與項目的成本計劃控制目標進行比對和差異考核，以此來綜合評定項目的進展情況和最終成果。

三、集成電路設計企業項目流程

集成電路設計企業是一個新型行業的研發設計企業，跟常規企業的工作流程有很大區別，如下圖1所示。（圖1）

集成電路設計企業項目組在收到客戶的產品設計要求后，根據產品需求進行IC設計和繪圖，設計過程中需要選擇相應的晶圓材料，以便滿足設計需求。設計完成后需要把設計圖紙制造成光刻掩膜版作為芯片生產的母版，在IC生產環節，通過光刻掩膜版在晶圓上生產出所設計的芯片產品。生產完成后進入下一環節封裝，由專業的封裝企業對所生產的芯片進行封裝，然后測試相關芯片產品的參數和性能是否達到設計要求，初步測試完成后，把芯片產品返回集成電路設計企業，由設計企業按照相關標準進行出廠前的測試和檢驗，最后合格的芯片才是項目所要達到成果。

對于集成電路設計企業來說，整個集成電路的設計和生產流程都需要全方位介入，每個環節都要跟蹤，以便設計的產品能符合要求，一旦一個環節出了問題，例如合格率下降、封裝不符合要求等，設計的芯片可能要全部報廢，無法返工處理，這將會對集成電路設計企業帶來很大損失。因此，對集成電路設計企業的項目成本管理尤為重要。

四、IC設計企業的項目成本管理

根據項目管理的基本流程，需要在IC項目的啟動初期，進行IC項目的成本預測，該成本預測需要兼顧到IC產品的每個生產環節，由于IC的生產環節無法返工處理，因此在成本預測時需要考慮失敗的情況，這將加大項目的成本費用。根據成本預測作出項目的成本計劃，由項目組按照項目成本計劃對項目的各個環節進行成本管控，一旦發現有超過預期的成本費用支出，需要及時調整成本計劃，并及時對超支的部分進行分析，降低成本費用的發生，使項目回歸到正常的軌道上來。成本控制需要考慮到IC的每個環節，從晶圓到制造、封裝、測試。

項目成本核算是一個比較艱巨的工作。成本核算人員需要根據項目立項書的要求，對項目開展過程中發生的一切成本費用都需要進行分類歸集。由于IC產品的特殊性，產品從材料到生產、封裝、測試，最后回到集成電路設計企業都是在第三方廠商進行，每一個環節的成本費用無法及時掌握，IC產品又有其特殊性，每種產品在生產過程中，不僅依賴于設計圖紙，而且依賴于代工的工藝水平，每個批次的合格率并不盡相同，其成品率通常只有在該種產品的所有生產批次全部回到設計企業并通過質量的合格測試入庫后時才能準確得出。然而，設計企業的產品并不是一次性全部生產出來，一般需要若干個批次，因此在IC制造階段無法準確知道晶圓上芯片的準確數量，只能根據IC生產企業提供的IC產品數量進行預估核算，在后面的封裝和測環節，依然無法準確獲得IC產品的準確數量。在IC產品完全封裝測試返回設計企業后，才能在專業的設備下進行IC產品數量的最終確定，然而項目核算需要核算每一個環節的成本。因此，核算人員需要根據IC產品的特點或者前期的IC產品進行數量的估算進行核算，待項目完成后再進行差異調整。在成本費用的分類和核算上，如果有國家撥款的項目，需要對項目所使用的固定資產進行固定資產的專項輔助核算，在專項核算中需要列明購買固定資產的名稱、型號、數量、生產廠商、合同號、發票號、憑證號等，登記好項目所用的固定資產臺賬，以便在項目完工后，項目驗收能如期順利通過。

項目成本分析和項目成本考核是屬于項目管理完工階段需要做的工作，根據整個項目進展中發生的成本費用明細單，與成本計劃進行分類比對和分析，更好地對整個項目進行價值評定，找出差異所在，確定發生波動的原因，以便對項目的投資收益進行準確的判斷，確定項目和項目組人員的最終成果。

五、總結

項目成本管理是集成電路設計企業非常重要的一項經濟效益指標；而集成電路設計行業是一個技術發展、技術更新非常迅速的行業，IC設計企業要在這個競爭非常激烈的行業站住腳跟或者有更好的發展，就必須緊密把握市場變化趨勢，不斷地進行技術創新、改進技術或工藝，及時調整市場需求的產品設計方向，持續不斷地通過科學合理的成本控制方法，從技術上和成本上建立競爭優勢；同時，充分利用國家對于集成電路產業的優惠政策，特別是對集成電路設計企業的優惠政策，加大對重大項目和新興產業IC芯片應用的研發和投資力度；合理利用中國高等院校、科研院所在集成電路、電子信息領域的研究資源和技術，實現產學研相結合的發展思路，縮短項目的研發周期；通過各種途徑加強企業的項目成本控制，來提高中國IC設計企業整體競爭實力，縮短與國際廠商的差距。

主要參考文獻：

[1]中國半導體行業協會.cn.

第2篇：集成電路設計步驟范文

關鍵詞：版圖設計；集成電路；教學與實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0153-02

目前，集成電路設計公司在招聘新版圖設計員工時，都希望找到已經具備一定工作經驗的，并且熟悉本行業規范的設計師。但是，IC設計這個行業圈并不大，招聘人才難覓，不得不從其他同行業挖人才或通過獵頭公司。企業不得不付出很高的薪資，設計師才會考慮跳槽，于是一些企業將招聘新員工目標轉向了應屆畢業生或在校生，以提供較低薪酬聘用員工或實習方式來培養適合本公司的版圖師。一些具備版圖設計知識的即將畢業學生就進入了IC設計行業。但是，企業通常在招聘時或是畢業生進入企業一段時間后發現，即使是懂點版圖知識的新員工，電路和工藝的知識差強人意，再就是行業術語與設計軟件使用不夠熟練、甚至不懂。這就要求我們在版圖教學時滲入電路與工藝等知識，使學生明確其中緊密關聯關系，樹立電路、工藝以及設計軟件為版圖設計服務的理念。

一、企業對IC版圖設計的要求分析

集成電路設計公司在招聘版圖設計員工時，除了對員工的個人素質和英語的應用能力等要求之外，大部分是考查專業應用的能力。一般都會對新員工做以下要求：熟悉半導體器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成電路制造工藝；熟悉集成電路（數字、模擬）設計，了解電路原理，設計關鍵點；熟悉Foundry廠提供的工藝參數、設計規則；掌握主流版圖設計和版圖驗證相關EDA工具；完成手工版圖設計和工藝驗證[1，2]。另外，公司希望合格的版圖設計人員除了懂得IC設計、版圖設計方面的專業知識，還要熟悉Foundry廠的工作流程、制程原理等相關知識[3]。正因為其需要掌握的知識面廣，而國內學校開設這方面專業比較晚，IC版圖設計工程師的人才缺口更為巨大，所以擁有一定工作經驗的設計工程師，就成為各設計公司和獵頭公司爭相角逐的人才[4，5]。

二、針對企業要求的版圖設計教學規劃

1.數字版圖設計。數字集成電路版圖設計是由自動布局布線工具結合版圖驗證工具實現的。自動布局布線工具加載準備好的由verilog程序經過DC綜合后的網表文件與Foundry提供的數字邏輯標準單元版圖庫文件和I/O的庫文件，它包括物理庫、時序庫、時序約束文件。在數字版圖設計時，一是熟練使用自動布局布線工具如Encounter、Astro等，鑒于很少有學校開設這門課程，可以推薦學生自學或是參加專業培訓。二是數字邏輯標準單元版圖庫的設計，可以由Foundry廠提供，也可由公司自定制標準單元版圖庫，因此對于初學者而言設計好標準單元版圖使其符合行業規范至關重要。

2.模擬版圖設計。在模擬集成電路設計中，無論是CMOS還是雙極型電路，主要目標并不是芯片的尺寸，而是優化電路的性能，匹配精度、速度和各種功能方面的問題。作為版圖設計者，更關心的是電路的性能，了解電壓和電流以及它們之間的相互關系，應當知道為什么差分對需要匹配，應當知道有關信號流、降低寄生參數、電流密度、器件方位、布線等需要考慮的問題。模擬版圖是在注重電路性能的基礎上去優化尺寸的，面積在某種程度上說仍然是一個問題，但不再是壓倒一切的問題。在模擬電路版圖設計中，性能比尺寸更重要。另外，模擬集成電路版圖設計師作為前端電路設計師的助手，經常需要與前端工程師交流，看是否需要版圖匹配、布線是否合理、導線是否有大電流流過等，這就要求版圖設計師不僅懂工藝而且能看懂模擬電路。

3.逆向版圖設計。集成電路逆向設計其實就是芯片反向設計。它是通過對芯片內部電路的提取與分析、整理，實現對芯片技術原理、設計思路、工藝制造、結構機制等方面的深入洞悉。因此，對工藝了解的要求更高。反向設計流程包括電路提取、電路整理、分析仿真驗證、電路調整、版圖提取整理、版圖繪制驗證及后仿真等。設計公司對反向版圖設計的要求較高，版圖設計工作還涵蓋了電路提取與整理，這就要求版圖設計師不僅要深入了解工藝流程；而且還要熟悉模擬電路和數字標準單元電路工作原理。

三、教學實現

1.數字版圖。數字集成電路版圖在教學時，一是掌握自動布局布線工具的使用，還需要對UNIX或LINUX系統熟悉，尤其是一些常用的基本指令；二是數字邏輯單元版圖的設計，目前數字集成電路設計大都采用CMOS工藝，因此，必須深入學習CMOS工藝流程。在教學時，可以做個形象的PPT，空間立體感要強，使學生更容易理解CMOS工藝的層次、空間感。邏輯單元版圖具體教學方法應當采用上機操作并配備投影儀，教師一邊講解電路和繪制版圖，一邊講解軟件的操作、設計規則、畫版圖步驟、注意事項，學生跟著一步一步緊隨教師演示學習如何畫版圖，同時教師可適當調整教學速度，適時停下來檢查學生的學習情況，若有錯加以糾正。這樣，教師一個單元版圖講解完畢，學生亦完成一個單元版圖。亦步亦趨、步步跟隨，學生的注意力更容易集中，掌握速度更快。課堂講解完成后，安排學生實驗以鞏固所學。邏輯單元版圖教學內容安排應當采用目前常用的單元，并具有代表性、擴展性，使學生可以舉一反三，擴展到整個單元庫。具體單元內容安排如反相器、與非門/或非門、選擇器、異或門/同或門、D觸發器與SRAM等。在教授時一定要注意符合行業規范，比如單元的高度、寬度的確定要符合自動布局布線的要求；單元版圖一定要最小化，如異或門與觸發器等常使用傳輸門實現，繪制版圖時注意晶體管源漏區的合并；大尺寸晶體管的串并聯安排合理等。

2.模擬版圖。模擬集成電路版圖設計更注重電路的性能實現，經常需要與前端電路設計工程師交流。因此，版圖教學時教師須要求學生掌握模擬集成電路的基本原理，學生能識CMOS模擬電路，與前端電路工程師交流無障礙。同時也要求學生掌握工藝對模擬版圖的影響，熟練運用模擬版圖的晶體管匹配、保護環、Dummy晶體管等關鍵技術。在教學方法上，依然采用數字集成電路版圖的教學過程，實現教與學的同步。在內容安排上，一是以運算放大器為例，深入講解差分對管、電流鏡、電容的匹配機理，版圖匹配時結構采用一維還是二維，具體是如何布局的，以及保護環與dummy管版圖繪制技術。二是以帶隙基準電壓源為例，深入講解N阱CMOS工藝下雙極晶體管PNP與電阻匹配的版圖繪制技術。在教學時需注意晶體管與電阻并聯拆分的合理性、電阻與電容的類型與計算方法以及布線的規范性。

3.逆向版圖設計。逆向集成電路版圖設計需要學生掌握數字標準單元的命名規范、所有標準單元電路結構、常用模擬電路的結構以及芯片的工藝，要求學生熟悉模擬和數字集成單元電路。這樣才可以在逆向提取電路與版圖時，做到準確無誤。教學方法同樣還是采用數字集成電路版圖教學流程，達到學以致用。教學內容當以一個既含數字電路又含模擬電路的芯片為例。為了提取數字單元電路，需講解foundry提供的標準單元庫里的單元電路與命名規范。在提取單元電路教學時，說明數字電路需要歸并同類圖形，例如與非門、或非門、觸發器等，同樣的圖形不要分析多次。強調學生注意電路的共性、版圖布局與布線的規律性，做到熟能生巧。模擬電路的提取與版圖繪制教學要求學生掌握模擬集成電路常用電路結構與工作原理，因為逆向設計軟件提出的元器件符號應該按照易于理解的電路整理，使其他人員也能看出你提取電路的功能，做到準確通用規范性。

集成電路版圖設計教學應面向企業，按照企業對設計工程師的要求來安排教學，做到教學與實踐的緊密結合。從教學開始就向學生灌輸IC行業知識，定位準確，學生明確自己應該掌握哪些相關知識。本文從集成電路數字版圖、模擬版圖和逆向設計版圖這三個方面就如何開展教學可以滿足企業對版圖工程師的要求展開探討，安排教學有針對性。在教學方法與內容上做了分析探討，力求讓學生在畢業后可以順利進入IC行業做出努力。

參考文獻：

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[2]劉俐，趙杰.針對職業崗位需求？搖探索集成電路設計技術課程教學新模式[J].中國職業技術教育，2012，（2）：5-8.

[3]鞠家欣，鮑嘉明，楊兵.探索微電子專業實踐教學新方法-以“集成電路版圖設計”課程為例[J].實驗技術與管理，2012，29（3）：280-282.

[4]李淑萍，史小波，金曦.微電子技術專業服務地方經濟培養高技能人才的探索[J].職業技術教育，2010，13（11）：13-16.

第3篇：集成電路設計步驟范文

關鍵詞：電子科學與技術；課程建設；實踐創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）25-0103-02

電子科學與技術作為信息技術發展的基石，伴隨著計算機技術、數字技術、移動通信技術、多媒體技術和W絡技術的出現得到了迅猛的發展，從初期的小規模集成電路（SSI）發展到今天的巨大規模集成電路（GSI），成為使人類社會進入了信息化時代的先導技術。電子科學與技術專業是國家重點扶植的學科，本專業作為信息領域的核心學科，培養國家急需的電子科學與技術專業高級人才。

在新的歷史條件下，開展電子科學與技術專業課程建設的改革與實踐研究是非常必要的，這對于培養出具有知識、能力、素質協調發展的微電子技術應用型創新創業人才具有重要的指導意義和戰略意義。本文依據電子科學與技術專業本科生課程建設的實際情況，詳細分析了本專業在課程建設過程中存在的問題，提出了關于電子科學與技術專業課程建設的幾點改革方案，并進行了一定的探索性實踐。

一、目前課程建設中存在的一些問題

1.在課程設置方面，與行業發展結合不緊密，缺乏專業特色和課程群的建設，課程之間缺少有效地銜接，難以滿足當前人才培養的需求。本專業的課程設置應當以培養具有扎實的微電子技術領域理論基礎和工程實踐能力，能從事超大規模集成電路設計、半導體器件和集成電路工藝制造以及相關電子信息技術應用工作的高級工程技術人才和創新創業人才為培養目標來進行課程建設。

2.在創新實踐教學方面，存在重理論教學和課堂教學，缺乏必要的實踐環節，尤其是創新實踐環節的教學，相關實踐和實驗教學手段和教學方法過于單一，僅在教師課堂教學講授范例和實驗過程的基礎上，指導學生進行課程實驗，學生按照課程實驗手冊上的具體步驟逐一進行操作，完成課程所要求的實驗。單一的實驗和實踐教學方式難以提升學生的創新實踐和動手能力，更難以實現對所學知識的實踐和靈活運用，難以滿足當前強調以實踐為主，培養實踐型創新人才的要求。

二、課程建設改革的目的與任務

結合集成電路行業未來的發展趨勢以及電子科學與技術專業總體就業前景和對人才的需求結構。根據我國電子科學與技術產業的現狀和發展需求，通過對電子科學與技術專業的課程建設進行改革，重點強調工程實訓與創新實踐，在課程教學中體現“激發興趣、夯實基礎、引導創新、全面培養”的教學方針。重新規劃專業培養方案和課程設置，以集成電路工藝與設計為重點，設置課程群，構建新的科學的課程體系，突出特色，強化能力培養。

三、課程建設改革的具體內容

人才培養目標以厚基礎、寬口徑、重實踐、偏工程為宗旨，培養具有扎實的微電子技術領域理論基礎和工程實踐能力，能從事超大規模集成電路設計、半導體器件和集成電路工藝制造以及相關電子信息技術應用工作的高級工程技術人才和創新創業人才。以大規模集成電路設計、制造和工藝、電子器件和半導體材料、光電子技術應用等方面為專業特色進行課程建設改革，具體的改革內容如下。

1.課程設置。首先，根據本專業人才培養目標要求按需設課，明確設課目的，并注意專業通識課、專業基礎課、專業限選課和專業任選課之間的銜接與學時比例，加強集成電路設計與集成電路工藝方面的課程設置，突出微電子技術方向的特色，明確專業的發展目標和方向，將相關課程設置為課程群，通過相關課程的有效銜接，突出能力培養。其次，隨著電子科學與技術的不斷發展，注重本專業課程設置的不斷更新和調整。

2.教學方式。首先，加強對青年教師的培養和訓練，注重講課、實驗、考試及課下各個環節的相互結合，即課堂與課下相結合，講課與實驗相結合，平時與考試相結合。其次，講課中注重講解和啟發相結合，板書和多媒體相結合；實驗中注重方法和原理相結合，知識和能力相結合；考試中注重面上與重點相結合，概念與計算相結合，開卷與閉卷相結合，重點開展課程的網絡化建設，將相關實驗課程的教學錄像上網，通過網絡教學加強學生的實驗實踐能力培養和提高。第三，注重雙語課程的開設與優秀經典教材的使用相結合，雙語課程與國際該課程接軌。

四、結語

科學與技術專業課程建設應當圍繞電子科學與技術專業應用型人才的培養和專業特色，通過制訂適用集成電路人才培養目標的培養方案、課程設置、實驗體系和教學計劃，突出集成電路工藝與設計實踐環節，進而有效地提高實驗和實踐教學質量，為培養具有實踐創新能力的科技創新型人才奠定了基礎。

參考文獻：

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[5]陶建平.電子科學與技術專業本科教育質量探索與實踐[J].公安海警學院學報，2014，（2）：34-37.

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[7]全國高等學校教學研究中心.電子科學與技術專業發展戰略研究報告[EB/OL].http：///link？rl=fsRthBj31TQQh1FCB740v-yPMYbTKEDaxrKs_caajUeYpVorqPMpcpzfV9wyz-vx3Vd7-hKL37B5rClIwE37dIk5CqZU2M-quD7BTAE_tSMwq，2007-06-18.

[8]劉繼春，毛劍波，楊明武.“電子科學與技術專業”學科建設的探索與實踐[J].合肥工業大學學報（社會科學版），2008，（06）：138-141.

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[10]李俊杰.淺談電子信息科學技術發展[J].魅力中國，2010，（10）：237.

[11]陳力穎.《大規模可編程邏輯器件設計》課程實驗考試改革的探索[J].教育教學論壇，2013，（52）：255-257.

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Reform and Exploration of Course Construction of Electronic Science and Technology

CHEN Li-ying

（School of Electronics and Information Engineering，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China）

第4篇：集成電路設計步驟范文

文章編號：1671-489X（2014）18-0094-03

集成電路測試是集成電路產業不可或缺的一個重要環節，其貫穿了集成電路設計、生產與應用的整個過程。集成電路測試技術的發展相對滯后于其他環節，這在一定程度上制約了集成電路產業的發展。集成電路測試產業不但對測試設備依賴嚴重，對測試技術人員的理論基礎和實踐能力也有著較高要求。為應對上述挑戰，加強電子類學生的就業競爭力，就要求學生在掌握集成電路工藝、設計基礎知識的同時，還需具備集成電路測試與可測性設計的相關知識[1-2]。

目前，國內本科階段開設集成電路測試與可測性設計課程的高校較少，學過的學生也多數反映比較抽象，不知如何學以致用。究其原因，主要是教學環節存在諸多問題[3]。為了提高該課程教學質量，本文對該課程教學內容、方法進行了初步的探索研究，以期激發學生的學習主動性，加深對該課程的理解和掌握。

1 理論教學結合實際應用

在理論教學中結合實際應用，有助于學生明確學習目的，提升學習興趣。因此，講授測試重要性時可以結合生活中的應用實例來展開。如目前汽車中的ABS電路如果不通過測試，將會造成人員和汽車的損傷；遠程導彈中的制導電路不通過測試，將無法精確命中目標；制造業中的數控機床控制電路，交通信號燈的轉向時間顯示電路，家電產品中的MP3、MP4解碼電路等，均需進行測試等。通過這些介紹，可以使學生了解測試的重要性，從而能更加主動地去掌握所學知識。

2 合理安排教學內容

針對集成電路測試與可測性設計的重要性，電子類專業在本科生三年級時開設集成電路測試與可測性設計課程。該課程的教材采用以中文教材《VLSI測試方法學和可測性設計》（雷紹允著）為主、以英文原版教材《數字系統測試與可測性設計》（Miron Abramovici著）為輔的形式，結合國外高校的授課內容和可測性設計在工業界的應用，對課程內容進行設計。課程定為48學時，課程內容大致分為集成電路測試、可測性設計和上機實驗三個部分。

集成電路測試 這部分內容安排20個學時，主要講解集成電路的常用測試設備、測試方法、集成電路的失效種類、常用的故障模型以及故障檢測的方法。組合邏輯電路測試著重講解測試圖形生成方法，主流EDA軟件核心算法，包括布爾差分法、D算法、PODEM以及FAN算法等。時序電路測試講解時序電路的測試模型和方法，介紹時序電路的初始化、功能測試以及測試向量推導方法。

集成電路可測性設計 這部分內容安排16個學時，主要講解集成電路專用可測性設計方法如電路分塊、插入測試點、偽窮舉、偽隨機等一些較為成熟的可測性設計方法。同時講解工業界較為流行的可測性設計結構。

上機實驗 這部分內容安排12學時。目前主流測試與可測性設計EDA軟件Synopsys屬于商業軟件，收費較高，難以在高校普及使用。為此，本課程選取開源軟件ATALANTA和FSIM并基于ISCAS85標準電路，進行故障測試圖形生成實驗。此外，通過在實驗手冊中編排基于Quartus軟件的電路可測性結構設計等內容，將實驗和理論講解有機結合。

3 培養學生舉一反三的能力

創設問題情境，啟發學生自主利用已學知識，積極思考、探索。如在講授組合邏輯故障測試向量生成時，以較為簡單的組合邏輯為例，對圖1提出以下問題[4]。

1）為了能夠反映在電路內部節點所存在的故障，必須對故障節點設置正常邏輯值的非量，這個步驟稱為故障激活。對應于圖1，如何激活故障G s-a-1？

2）為了能夠將故障效應G傳播到輸出I，則沿著故障傳播路徑的所有門必須被選通，也就是敏化傳播路徑上的門。對應圖1，如何傳播故障G s-a-1？

3）根據激活和敏化故障的要求，如何設置對應的原始輸入端的信號值？

通過提問思考和共同探討，問題得以解決，學生印象深刻，對后續理解各種測試向量生成算法奠定基礎。

4 實例講解

集成電路測試與可測性設計是一門理論化較強的課程，學生在學習過程中可能會產生“學以何用”的疑問。為消除這些疑問，加強學生學習興趣，明確學習目的，需要授課教師在課程講解過程中穿插一些測試實例。為此，本課程以科研項目中所涉及的部分測試實例為樣本，結合學生的掌握和接受能力加以簡化，作為課堂講解實例。

下面以某個整機系統中所涉及的一款數字編碼器為例，進行功能和引腳規模的簡化，最終形成圖2所示的簡化編碼器原理圖。針對該原理圖和具體工作原理，講解該編碼器的基本測試方法和過程。

圖2所示編碼器有四個地址輸入引腳（A0～A3），一個電源引腳VDD（5 V），一個時鐘輸入引腳CLK，一個輸出引腳DOUT和一個接地引腳GND。在地址端（A0～A3）輸入一組編碼，經過編碼器編碼，在DOUT端串行輸出。編碼的規律如圖3所示，編碼輸出順序（先左后右）：A0編碼A1編碼A2編碼A3編碼同步位。

該測試實例主要圍繞功能測試來進行具體講解。功能測試通過真值表（測試圖形）來驗證編碼器功能是否正確。編碼器輸入引腳可接三種狀態：高電平（1）、低電平（0）和懸空（f）。本實例只列舉三組真值表來對該編碼器進行測試，即輸入引腳分別為1010、0101、ffff。真值表中的每一行代表一個時鐘周期（T）。H（高電平）和L（低電平）代表編碼器正確編碼時DOUT引腳的輸出電平。針對1010的輸入，參照圖3編碼規律和表1編碼順序，DOUT輸出按A0 A1 A2 A3（1010）順序實現編碼，具體真值表如圖4所示。

圖4中Repeat n（n為自然數）代表重復驗證該行n個時鐘。該測試圖形通過測試系統的開發環境編譯器編譯成測試機控制碼，發送給測試系統控制器。測試系統發出被測電路所需的各種輸入信號并捕獲被測電路的輸出引腳DOUT信號。當實際測試采樣DOUT引腳所得信號與測試圖形中的期望輸出完全相符時，表示被測電路功能正確，測試通過。反之，則提示有錯，編碼器功能失效。同樣，當輸入分別為0101和ffff時，測試圖形如圖5、圖6所示。

實際數字集成電路測試的過程遠比上述過程復雜，本例中所講解的功能測試是一種不完全測試，測試的故障覆蓋率和測試效果有待商榷。然而，無論多復雜的功能測試，其主要測試原理基本類似。通過這樣的測試實例講解，能夠讓學生了解測試圖形的功能，熟悉數字電路測試的大體過程和基本原理，加深對理論知識的理解。

5 重視與相關學科的交叉銜接

作為電子類的專業課，本課程橫跨計算機軟件技術、電路設計技術、數學、物理等多個領域。有鑒于此，在教學中應盡可能地體現集成電路測試與可測性設計與其他課程的關系，在教學中為后續課程打下基礎。

第5篇：集成電路設計步驟范文

【關鍵詞】IC設計 IC工藝流程 良率 精益化成本控制

精益思想是一種先進的管理思想，把它運用到IC設計項目成本管理當中，能夠有效的控制項目成本和產品研發的周期，因為精益思想的核心就是消除浪費，減少不必要的支出。運用精益思想對企業的整個項目流程進行控制，從產品的立項、市場調研、可行性分析、研發設計、生產等階段，實施嚴格產品成本控制，從而實現產品的全壽命周期成本控制。在精益設計成本控制中運用目標成本規劃法、價值工程、質量功能展開等方法，能夠有效的控制設計成本，同時把顧客的需求融合到產品的設計當中。在精益采購成本控制階段，企業可以通過規范采購制度和經濟批量訂貨等方法來降低采購成本。精益生產階段，企業可以運用敏捷制造和全面質量管理，及時發現生產過程中的浪費現象并與改正，消除浪費，降低成本。精益物流成本控制階段，企業可以采用價值流程分析對整個流程分析，尋求不必要的浪費。總之，精益思想的重點就在減少浪費，提高顧客滿意度，從而達到降低成本，提高企業的綜合競爭力。

一、精益化成本控制的特點

（一）連續流動性

連續流動性是指價值流在供應鏈上連續不斷的進行，企業只在合適的時間，按合適的數量生產所需要的產品。對IC設計企業而言，它的上游產業是晶圓廠，下游企業是封裝測試廠，目前大部分的IC設計企業都是根據訂單來生產，同時合理備足為滿足市場不確定性需求的庫存，企業要實現理想的價值流動，就要將上、下游的各項作業從外部結構上改造成若干個包含幾項增值作業的自我管理生產單元，在這個生產單元內，設備和人力按照流程的順序來進行安排。如果不能實現這種連續的均衡生產，那么某些生產單元的生產進度就可能會落在后面，導致下游工序出現閑置時間，而另外一些時候，這些生產單元又可能停工待料。企業生產實現連續流動之后，便可縮短訂貨提前期，大幅度降低庫存，能盡早的發現并解決問題，使企業生產計劃有條不紊，持續不斷地進行。因此，在價值流管理中，首先應保證生產作業的連續流動性。

（二）價值鏈分析

實現精益生產管理，最基本的一條就是消滅浪費，而在企業的生產經營活動中，要消滅浪費，就必須判別企業生產中的兩個基本構成：增值和非增值活動。價值鏈管理就是通過繪制價值流程圖，進行價值流程圖分析來發現并消滅浪費、降低成本，贏取最高的邊際利潤。從IC設計、制造分工流程圖來看，主要包括：IC設計、晶圓生產及后段的封裝測試，在設計階段，企業必須按照項目的進度如期完成產品的開發；晶圓廠必須根據IC設計企業的集成電路布圖完成原材料的生產；而對于封裝測試企業必須在保持產品良率的前提下，及時完成產成品的交付；這些價值鏈流動的過程中，由于每個階段可能是在不同的地點完成，物流成本的控制是IC設計企業必須高度重視。

（三）研發、生產過程的標準化作業

從IC企業都是面向市場開發新產品，能后根據項目的進度和目前公司的狀況，合理安排資源，每個項目的進行必須通過產品定義、規劃、模擬仿真、布圖及后期的工程測試等，如果在這些過程中，能夠實行工作過程的標準化，將有力推動人力資源節約和按時按質完成項目。在實施標準化過程中，要遵循三個指導原則：一是與研發人員一起努力，共同確定效率最高的工作方法，并確保對此達成一致意見。二是利用標準化工作組合表來理解過程周期時間與生產節拍之間的關系。三是遵守生產節拍，這是標準化工作的一個關鍵計量指標，不要試圖通過對每個人的工作負荷做一些實質性的改變來適應生產節拍的變化，當生產節拍縮短時，應對各項工作進行合理化改進。必要時可增加人員，當生產節拍加長時，可給生產過程分配較少的雇員。實施標準化工作能夠最大限度的發揮人力和機器的效用，與此同時還能確保安全的工作條件。只要從價值流的這三個方面去理解和實施價值流活動，就能達到消滅浪費，降低成本，優化資源配置，提高運營管理水平的目的。

二、我國IC設計企業實行精益化成本控制的目的和意義

改革開放30多年來，隨著國外資金、技術和管理理念的不斷引進，我國企業的管理水平雖已有一定程度的提高，但仍未擺脫陳舊的管理模式與落后的管理手段。從整體水平來看，國內IC企業規模都不算大，但普遍都具有大量生產模式下的大企業病，即：機構臃腫、管理效率低下，企業計劃決策的速度慢，影響了企業的應變能力；企業內信息傳輸，溝通不及時、高庫存量，保證生產難以降低成本，員工的積極性和創造性得不到充分發揮。

應用精益管理模式在我國半導體行業具有更特別的意義：

第一，我國IC研發設計人均資源相對短缺，技術來源大部分是通過解剖獲得，缺乏創造性，生產效率低下，資源有效利用率低，因此以消滅“浪費”為理念的精益生產方式值得采納，以便實現資源優化和可持續發展目標；

第二，精益管理本身起源于東方的文化環境，肯有較強烈的集體主義觀念，比西方更重視個人主義更容易實施，比較適合IC企業依靠團隊的力量完成項目的現狀；

第三，針對目前我國管理水平較低的現狀，低起點必然會緊跟著一個高速發展階段，精益管理將直接給企業帶來新的活力和顯著的經濟效益。

三、精益化成本控制在IC設計企業的實施

（一）全面的成本成本控制――“零虧損”

合理控制庫存，庫存是企業的“萬惡之源”，它不僅占用企業的資金，增加資金成本，更重要的是由于有了庫存，生產線上即使出現了不合格產品，工人也可以從容返修，從而放松了對“零返修庫”的追求。遵循快速調整和小批量生產原則，從而保持了較低的存貨水平。

（二）優質的售后服務――“零投訴”

及時、有效的滿足顧客的需求，是企業的根本宗旨，也是企業生存的源泉；顧客對于產品的品質的訴愿，必須高度重視并及時反饋并指派FAE工程師上門解決；在這個過程中，除了要傾聽客戶對產品品質的意見，還有要不斷改良產品的工藝和服務質量難題，企業也應從客戶的訴愿中挖掘未滿足的市場需求。

（三）合理有效利用公司的各種資源――“零浪費”

任何不直接增加產品價值的費用都是浪費，所以要盡量減少管理費用。要消除任何無增值的動作、環節和步驟。同時，建立新型的供應商合作關系，企業應當將一個自己滿意的供應商看作是自己公司的一部分，從原材料晶圓，到后段的代工商的選擇，再到滿足客戶的市場需求，共同為提高產品質量和適時供貨而努力，不光光是通過價格手段，盤剝供應商或者客戶。

（四）研發項目、產品生產實行嚴格的工期管理――“零延時”

新項目開始研發前，市場部要與研發等部門，做好前期的市場調研和可信析分析，避免盲目開發新項目或開發的項目而產品沒市場；對于確定要開發的項目，要合理為項目配置資源，明確研發項目的每個步驟的工期要求，按時按質的如期完成項目，項目如果出現拖延就是成本的浪費；

（五）實行全面的質量管理――“零缺陷”

提高質量無需增加成本，因為從長期看，提高產品質量了產品市場占有率，從而相對降低了成本，即質量成本占銷售收入百分比不斷下降，使得企業競爭力不斷加強。通過提高質量、減少浪費才能贏得利潤，質量是利潤的源泉。錯誤是一種財富，因為只有出現瑕疵才能發現生產過程的不完美，才難使之逐漸完善而不再產生疵點，即犯錯誤是為了不犯錯誤。缺陷是可以避免的，“零缺陷”是促進企業不斷發現IC產品在設計和應用中的缺陷并加以改進的一種標準。

（六）實行全面的安全管理――“零事故”

安全生產是企業的社會責任，也是保證產品質量的有效手段，減少安全事故的發生，其實就是在為企業避免不必要的損失，節約成本；同時也是為企業樹立良好的品牌形象。

四、總結語

IC設計是個技術淘汰、技術更新非常迅速的行業，企業要在這個競爭非常激烈行業求得生存或者發展，必須緊密把握市場的變化趨勢，不斷的改進技術或工藝，持續不斷的通過精益化的成本控制手段，從技術上和成本上建立競爭優勢；同時充分利用國家對于集成電路產業的優惠政策，加大重大項目和新興產業IC芯片應用的研發和投資力度；合理利用中國高等院校的在集成電路、電子信息領域的研究資源，實現產學研相結合的發展思路，縮短項目的研發周期；通過各種途徑推行精益化的成本控制手段，來達到提高中國IC設計企業整體競爭實力，擴大市場份額。

以上是筆者對精益化成本控制在IC設計企業的應用的一些膚淺的認識，不當之處敬請讀者指正。

參考文獻

[1]劉勝軍.精益化生產現代IE[M].第一版海天出版社，2006：67.

第6篇：集成電路設計步驟范文

關鍵詞：嵌入式系統 設計 單片系統(SOC) 硬件描述語言(HDL) IP內核

一、嵌入式系統設計方法變化的背景

嵌入式系統設計方法的演化總的來說是因為應用需求的牽引和IT技術的推動。

1.隨著微電子技術的不斷創新和發展，大規模集成電路的集成度和工藝水平不斷提高。硅材料與人類智慧的結合，生產出大批量的低成本、高可靠性和高精度的微電子結構模塊，推動了一個全新的技術領域和產業的發展。在此基礎上發展起來的器件可編程思想和微處理（器）技術可以用軟件來改變和實現硬件的功能。微處理器和各種可編程大規模集成專用電路、半定制器件的大量應用，開創了一個嶄新的應用世界，以至廣泛影響著并在逐步改變著人類的生產、生活和學習等社會活動。

2.計算機硬件平臺性能的大幅度提高，使很多復雜算法和方便使用的界面得以實現，大大提高了工作效率，給復雜嵌入式系統輔助設計提供了物理基礎。

3.高性能的EDA綜合開發工具（平臺）得到長足發展，而且其自動化和智能化程度不斷提高，為復雜的嵌入式系統設計提供了不同用途和不同級別集編輯、布局、布線、編譯、綜合、模擬、測試、驗證和器件編程等一體化的易于學習和方便使用的開發集成環境。

4.硬件描述語言HDL(Hardware Des cription Language)的發展為復雜電子系統設計提供了建立各種硬件模型的工作媒介。它的描述能力和抽象能力強，給硬件電路，特別是半定制大規模集成電路設計帶來了重大的變革。目前，用得較多的有已成為IEEE為 STD1076標準的VHDL、IEEE STD 1364標準的Verilog HDL和Altera公司企業標準的AHDL等。

由于HDL的發展和標準化，世界上出現了一批利用HDL進行各種集成電路功能模塊專業設計的公司。其任務是按常用或專用功能，用HDL來描述集成電路的功能和結構，并經過不同級別的驗證形成不同級別的IP內核模塊，供芯片設計人員裝配或集成選用。

IP（Intellectual Property）內核模塊是一種預先設計好的甚至已經過驗證的具有某種確定功能的集成電路、器件或部件。它有幾種不同形式。IP內核模塊有行為（behavior）、結構（structure）和物理（physical）3級不同程度的設計，對應有主要描述功能行為的“軟IP內核(soft IP core)”、完成結構描述的“固IP內核(firm IP core)”和基于物理描述并經過工藝驗證的“硬IP內核(hard IP core)”3個層次。這相當于集成電路（器件或部件）的毛坯、半成品和成品的設計技術。

軟IP內核通常是用某種HDL文本提交用戶，它已經過行為級設計優化和功能驗證，但其中不含有任何具體的物理信息。據此，用戶可以綜合出正確的門電路級網表，并可以進行后續結構設計，具有最大的靈活性，可以很容易地借助于EDA綜合工具與其他外部邏輯電路結合成一體，根據各種不同的半導體工藝，設計成具有不同性能的器件。可以商品化的軟IP內核一般電路結構總門數都在5000門以上。但是，如果后續設計不當，有可能導致整個結果失敗。軟IP內核又稱作虛擬器件。

硬IP內核是基于某種半導體工藝的物理設計，已有固定的拓撲布局和具體工藝，并已經過工藝驗證，具有可保證的性能。其提供給用戶的形式是電路物理結構掩模版圖和全套工藝文件，是可以拿來就用的全套技術。

固IP內核的設計深度則是介于軟IP內核和硬IP內核之間，除了完成硬IP內核所有的設計外，還完成了門電路級綜合和時序仿真等設計環節。一般以門電路級網表形式提交用戶使用。

TI，Philips和Atmel等廠商就是通過Intel授權，用其MCS51的IP內核模塊結合自己的特長開發出有個性的與Intel MCS51兼容的單片機。

常用的IP內核模塊有各種不同的CPU(32/64位CISC/RISC結構的CPU或8/16位微控制器/單片機，如8051等)、32/64位DSP（如320C30）、DRAM、SRAM、EEPROM、Flashmemory、A/D、D/A、MPEG/JPEG、USB、PCI、標準接口、網絡單元、編譯器、編碼/解碼器和模擬器件模塊等。豐富的IP內核模塊庫為快速地設計專用集成電路和單片系統以及盡快占領市場提供了基本保證。

5.軟件技術的進步，特別是嵌入式實時操作系統EOS(Embedded Operation System）的推出，為開發復雜嵌入式系統應用軟件提供了底層支持和高效率開發平臺。EOS是一種功能強大、應用廣泛的實時多任務系統軟件。它一般都具有操作系統所具有的各種系統資源管理功能，用戶可以通過應用程序接口API調用函數形式來實現各種資源管理。用戶程序可以在EOS的基礎上開發并運行。它與通用系統機中的OS相比，主要有系統內核短小精悍、開銷小、實時性強和可靠性高等特點。完善的EOS還提供各種設備的驅動程序。為了適應網絡應用和Internet應用。還可以提供TCP/IP協議支持。目前流行的EOS有3Com公司的Palm OS、Microsoft公司的Windows CE和Windows NT Embedded4.0、日本東京大學的Tron和各種開放源代碼的嵌入式Linux以及國內開發成功的凱思集團的Hopen OS和浙江大學的HBOS。

轉貼于 二、嵌入式系統設計方法的變化

過去擅長于軟件設計的編程人員一般對硬件電路設計“敬而遠之”，硬件設計和軟件設計被認為是性質完全不同的技術。

隨著電子信息技術的發展，電子工程出身的設計人員，往往還逐步涉足軟件編程。其主要形式是通過微控制器（國內習慣稱作單片機）的應用，學會相應的匯編語言編程。在設計規模更大的集散控制系統時，必然要用到已普及的PC機，以其為上端機，從而進一步學習使用Quick BASIC，C，C++，VC和VB等高級語言編程作系統程序，設計系統界面，通過與單片機控制的前端機進行多機通信構成集中分布控制系統。

軟件編程出身的設計人員則很少有興趣去學習應用電路設計。但是，隨著計算機技術的飛速發展，特別是硬件描述語言HDL的發明，系統硬件設計方法發生了變化，數字系統的硬件組成及其行為完全可以用HDL來描述和仿真。在這種情況下，設計硬件電路不再是硬件設計工程師的專利，擅長軟件編程的設計人員可以借助于HDL工具來描述硬件電路的行為、功能、結構、數據流、信號連接關系和定時關系，設計出滿足各種要求的硬件系統。

EDA工具允許有兩種設計輸入工具，分別適應硬件電路設計人員和軟件編程人員兩種不同背景的需要。讓具有硬件背景的設計人員用已習慣的原理圖輸入方式，而讓具有軟件背景的設計人員用硬件描述語言輸入方式。由于用HDL描述進行輸入，因而與系統行為描述更接近，且更便于綜合、時域傳遞和修改，還能建立獨立于工藝的設計文件，所以，擅長軟件編程的人一旦掌握了HDL和一些必要的硬件知識，往往可以比習慣于傳統設計的工程師設計出更好的硬件電路和系統。所以，習慣于傳統設計的工程師應該學會用HDL來描述和編程。

三、嵌入式系統設計的3個層次

嵌入式系統設計有3個不同層次。

1.第1層次：以PCB CAD軟件和ICE為主要工具的設計方法。

這是過去直至現在我國單片機應用系統設計人員一直沿用的方法，其步驟是先抽象后具體。

抽象設計主要是根據嵌入式應用系統要實現的功能要求，對系統功能細化，分成若干功能模塊，畫出系統功能框圖，再對功能模塊進行硬件和軟件功能實現的分配。

具體設計包括硬件設計和軟件設計。硬件設計主要是根據性能參數要求對各功能模塊所需要使用的元器件進行選擇和組合，其選擇的基本原則就是市場上可以購買到的性價比最高的通用元器件。必要時，須分別對各個沒有把握的部分進行搭試、功能檢驗和性能測試，從模塊到系統找到相對優化的方案，畫出電路原理圖。硬件設計的關鍵一步就是利用印制板(PCB)計算機輔助設計(CAD)軟件對系統的元器件進行布局和布線，接著是印制板加工、裝配和硬件調試。

工作量最大的部分是軟件設計。軟件設計貫穿整個系統的設計過程，主要包括任務分析、資源分配、模塊劃分、流程設計和細化、編碼調試等。軟件設計的工作量主要集中在程序調試，所以軟件調試工具就是關鍵。最常用和最有效的工具是在線仿真器(ICE)。

2.第2層次：以EDA工具軟件和EOS為開發平臺的設計方法。

隨著微電子工藝技術的發展，各種通用的可編程半定制邏輯器件應運而生。在硬件設計時，設計師可以利用這些半定制器件，逐步把原先要通過印制板線路互連的若干標準邏輯器件自制成專用集成電路(ASIC)使用，這樣，就把印制板布局和布線的復雜性轉換成半定制器件內配置的復雜性。然而，半定制器件的設計并不需要設計人員有半導體工藝和片內集成電路布局和布線的知識和經驗。隨著半定制器件的規模越來越大，可集成的器件越來越多，使印制板上互連器件的線路、裝配和調試費用越來越少，不僅大大減少了印制板的面積和接插件的數量，降低了系統綜合成本，增加了可編程應用的靈活性，更重要的是降低了系統功耗，提高了系統工作速度，大大提高了系統的可靠性和安全性。

這樣，硬件設計人員從過去選擇和使用標準通用集成電路器件，逐步轉向自己設計和制作部分專用的集成電路器件，而這些技術是由各種EDA工具軟件提供支持的。

半定制邏輯器件經歷了可編程邏輯陣列PLA、可編程陣列邏輯PAL、通用陣列邏輯GAL、復雜可編程邏輯器件CPLD和現場可編程門陣列FPGA的發展過程。其趨勢是集成度和速度不斷提高，功能不斷增強，結構趨于更合理，使用變得更靈活和方便。

設計人員可以利用各種EDA工具和標準的CPLD和FPGA等，設計和自制用戶專用的大規模集成電路。然后再通過自下而上的設計方法，把用半定制器件設計自制的集成電路、可編程外圍器件、所選擇的ASIC與嵌入式微處理器或微控制器在印制板上布局、布線構成系統。

3.第3層次：以IP內核庫為設計基礎，用軟硬件協同設計技術的設計方法。

20世紀90年代后，進一步開始了從“集成電路”級設計不斷轉向“集成系統”級設計。目前已進入單片系統SOC（System on a chip）設計階段，并開始進入實用階段。這種設計方法不是把系統所需要用到的所有集成電路簡單地二次集成到1個芯片上，如果這樣實現單片系統，是不可能達到單片系統所要求的高密度、高速度、高性能、小體積、低電壓、低功耗等指標的，特別是低功耗要求。單片系統設計要從整個系統性能要求出發，把微處理器、模型算法、芯片結構、外圍器件各層次電路直至器件的設計緊密結合起來，并通過建立在全新理念上的系統軟件和硬件的協同設計，在單個芯片上完成整個系統的功能。有時也可能把系統做在幾個芯片上。因為，實際上并不是所有的系統都能在一個芯片上實現的；還可能因為實現某種單片系統的工藝成本太高，以至于失去商業價值。目前，進入實用的單片系統還屬簡單的單片系統，如智能IC卡等。但幾個著名的半導體廠商正在緊鑼密鼓地研制和開發像單片PC這樣的復雜單片系統。

單片系統的設計如果從零開始，這既不現實也無必要。因為除了設計不成熟、未經過時間考驗，其系統性能和質量得不到保證外，還會因為設計周期太長而失去商業價值。

為了加快單片系統設計周期和提高系統的可靠性，目前最有效的一個途徑就是通過授權，使用成熟優化的IP內核模塊來進行設計集成和二次開發，利用膠粘邏輯技術GLT（Glue Logic Technology），把這些IP內核模塊嵌入到SOC中。IP內核模塊是單片系統設計的基礎，究竟購買哪一級IP內核模塊，要根據現有基礎、時間、資金和其他條件權衡確定。購買硬IP內核模塊風險最小，但付出最大，這是必然的。但總的來說，通過購買IP內核模塊不僅可以降低開發風險，還能節省開發費用，因為一般購買IP內核模塊的費用要低于自己單獨設計和驗證的費用。當然，并不是所需要的IP內核模塊都可以從市場上買得到。為了壟斷市場，有一些公司開發出來的關鍵IP內核模塊（至少暫時）是不愿意授權轉讓使用的。像這樣的IP內核模塊就不得不自己組織力量來開發。

這3個層次各有各的應用范圍。從應用開發角度看，在相當長的一段時間內，都是采用前2種方法。第3層次設計方法對一般具體應用人員來說，只能用來設計簡單的單片系統。而復雜的單片系統則是某些大的半導體廠商才能設計和實現的，并且用這種方法實現的單片系統，只可能是那些廣泛使用、具有一定規模的應用系統才值得投入研制。還有些應用系統，因為技術問題或商業價值問題并不適宜用單片實現。當它們以商品形式推出相應單片系統后，應用人員只要會選用即可。所以，3個層次的設計方法會并存，并不會簡單地用后者取代前者。 初級應用設計人員會以第1種方法為主；富有經驗的設計人員會以第2種方法為主；很專業的設計人員會用第3種方法進行簡單單片系統的設計和應用。但所有的設計人員都可以應用半導體大廠商推出的用第3種方法設計的專用單片系統。

結束語

第7篇：集成電路設計步驟范文

【關鍵詞】EDA技術；層次性；教學探索

0 引言

隨著電子科技的發展，集成電路在信息產業中越來越受到重視，集成電路設計業逐漸發展成為一門科學。隨著社會的發展，對于集成電路的設計也有更高的要求，包括對于每個設計步驟進行驗證以及IP核的復用等，因此，靈活掌握集成電路設計基礎的EDA技術，已成為各高校電子、電信、通信等本科專業的課程要求。該門課程的顯著特點是應用性強，要求學生更多地參與到實踐當中，而對于培養應用型人才的三本院校而言，則要在此基礎上提高學生的動手能力。本文根據三本院校的特點、當前EDA設計現狀以及多年來從事EDA教學經驗，在EDA課程的教學過程中對于分層次的教學方法進行了實踐和探索。

1 EDA當前的教授情況

當前電子信息技術飛速發展，電子科學技術、電子信息工程等相關的電子類專業已經在各個高校廣泛開展，而EDA作為電子設計類中的一門重要學科，在各大院校的課程設置中基本普及。目前，三本院校中對于課程安排的課時較少，學生實踐不夠，對于EDA技術的掌握和運用情況不夠深入，在畢業設計中也很少體現。EDA技術是在模擬電子技術、數字電子技術知識的基本上進行學習的一門課程，而三本院校的學生專業基礎相對薄弱，對于理論知識的理解有一定的難度，因此對于同樣要求的理論知識所花費的時間相對較多，則動手實踐的時間必然減少。雖然三本院校的學生對于動手實踐的興趣比較濃厚，但是當前的驗證性實驗較多，使學生無法保持熱情，而創新性實驗對于基礎不牢固的同學來說比較困難，不能充分提高學生的主動性[1]。

2 EDA分層次教學探索

本校課程的設置和講授以應用性為主導，當前EDA課程的安排為64學時，并且配備兩周的課程設計，內容安排比較豐富，學生在模電、數電方面的知識相對來說比較薄弱，動手能力不夠，根據以上情況，對于EDA課程進行分層次教學方法的探討，課程教授過程中主要在兩個方面體現出層次性：一方面，是對于基礎和理論知識的講授，另一方面，體現在實驗和課程設計等操作的練習。

2.1 理論知識的層次性

EDA課程中的理論知識在講解的過程中采用由淺入深的層次方法，將理論知識歸結為EDA技術介紹、可編程邏輯器件基礎知識、硬件描述語言的基本語法知識三部分。為了提高學生學習EDA課程的興趣，并起到擴大學生知識面的效果，EDA技術介紹環節用較生動的例子代替枯燥難以理解的概念，介紹EDA領域的電子比賽，如飛思卡爾智能車大賽等，并向學生推薦好的技術交流論壇，為了讓學生了解EDA技術的發展歷史及現狀，講解時介紹在EDA領域掌握最先進技術的公司及其產品；在講解可編程邏輯器件基礎知識時考慮到基本結構知識的比較枯燥難以理解，因此結合數字電路的知識講解可編程邏輯器件的基本結構與-或陣列，更接近學生所學知識，使學生對于芯片的應用有整體的把握；對于硬件描述語言知識的講解要深入透徹，而硬件描述語言是以簡單的數電模塊為例進行程序的編寫，為了讓學生對于硬件描述語言盡快地熟悉，需對常用的模塊多路選擇器、觸發器、編碼器、譯碼器、計數器等進行復習，使學生對于這些模塊的工作原理非常熟悉，然后以具體實例分析編程中涉及的語法知識，通過這個過程學生能夠掌握硬件描述語言的基本語法知識，但對于進一步編寫程序還需通過多加練習才能提高。總體來說EDA課程理論知識的講授可以分為了解性的、理解性的、具體掌握并應用的，通過上述層層遞進的過程，使學生能夠較好地掌握本門課程的理論知識，并為動手實踐操作做充分的準備。

2.2 實驗的層次性

由于EDA課程的特殊性，實驗操作的層次性又體現在兩個方面：從實驗實現過程的層次性上可以分為軟件仿真、硬件驗證、綜合設計三個部分，從實驗的難度上可以分為基本模塊的驗證性實驗，具有實際意義簡單設計性實驗以及綜合性實驗。

EDA實驗的過程主要包括軟件集成環境QuartusⅡ中的仿真、引腳配置和程序的下載驗證，為了滿足每個學生都能夠動手操作，將軟件仿真部分的實驗安排在機房中進行，這樣學生可以充分練習并且調試程序，主要包括8個實驗，1個熟悉操作環境及流程實驗，1個原理圖實驗，3個編寫程序實現簡單模塊實驗，1個LPM模塊練習實驗，2個狀態機實驗[2]，在此實驗過程中學生要學會原理圖和源程序兩種輸入方式，學會調試編譯過程中出現的各種錯誤，并且學會建立并分析仿真波形，通過仿真結果判斷輸入并進行修改、調試。在此基礎上安排學生到實驗室進行實驗箱的操作，首先要講解實驗箱中所有的硬件資源，要求學生在編寫程序時充分考慮現有的硬件資源，然后進行引腳的配置、硬件的連接及程序的下載。在此基礎上安排一些將多個模塊組合到一起的綜合性設計，并將軟件仿真、硬件實現的整個流程進行整體的操作，從而鍛煉學生的綜合設計并提高實驗操作的熟練程度。

為了讓學生學習EDA技術時保持輕松、愉快且自信的態度，實驗內容安排讓學生先做加法器、多路選擇器、編碼器、譯碼器、七段數碼管、十進制計數器等基本的模塊，做完之后讓學生分析實驗結果，找出實驗中的優缺點，然后再給學生講解，隨后安排學生做具有實際意義的投票表決器、60進制計數器、多路LED燈控制器等電路模塊，此類模塊需學生根據已有的硬件語言和數字電路的知識進行設計來實現，最后安排的實驗是針對部分學習能力較強、對此門課程感興趣的同學進行的，包括具有簡單控制開管的數字時鐘、數字秒表、多路搶答器等題目[3-5]。

在完成以上實驗的基礎上安排學生進行課程設計，針對大多數三本學生知識基礎較薄弱的特點，EDA課程設計的題目是根據學生平時表現相應擬定的，對于底子特別弱的學生，將平時練習的內容加以修改并略微提升難度，對于程度中等的學生則給與常用課程設計題目，對于程度特別好的學生，則根據競賽內容并適當修改擬定題目，以提高學生的綜合設計能力。課程設計結束時要求所有的學生都能夠做出最終結果，避免出現分小組只有單個學生練習，其他多數成員都不參與的情況。

3 EDA教學的發展趨勢

通過在本校學生中實行分層次教學的方法，EDA課程的教授收到了較好的效果，學生學習此門課程的興趣很高，并且能夠很好地鍛煉動手能力，在學生找工作的過程中也能夠起到很好的促進作用。EDA教學的改革和探索在不斷地進行，以后會更多地增加實訓和操作的內容，并且結合各種電子類的比賽主題和市場的需求，在不遠的將來，EDA技術的廣泛應用也許此門課程將以完全實際操作以及主題項目的形式進行授課。

【參考文獻】

[1]陳李勝.三本院校EDA課程改革探索[J].科教文匯，2010（1）.

[2]張惠國，潘啟勇，等.EDA課程層入式教學及實驗平臺建設[J].常熟理工學院學報（教育科學），2011.12（12）.

[3]李曙峰，冀云.EDA課程教學改革探索[J].科技向導，2011（23）.

第8篇：集成電路設計步驟范文

【關鍵詞】傳感器；單片機；分布式測溫

1.引言

隨著現代科學技術的飛速發展，特別是大規模集成電路設計技術的發展，微型化、集成化、數字化正成為傳感器發展的一個重要方向，而采用新型數字溫度傳感器大大方便了系統的設計。數字溫度傳感器DS18B20具有獨特的單總線接口，僅需要占用一個通用I/0端口即可完成與微處理器的通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機更加具有擴展性。由于DS18B20芯片的小型化，可以通過單跳數據線就可以和主電路連接。

2.整體設計

整個系統是由單片機控制的，要能夠實現接收傳感器的數據并將所接受的數據顯示出來，可以從鍵盤輸入命令，系統根據所鍵入的命令，選擇對應的傳感器，并經過驅動電路驅動溫度顯示。設計一種可實現的，方便的單片機監控系統，實現多點溫度測量和顯示的任務。

圖1 AT89C51的硬件結構圖

3.硬件選擇

3.1 傳感器的選擇

傳感器DS18B20是美國DALLAS半導體公司推出的一種改進型溫度傳感器。DS18B20的最大優點是采用了單總線的數據傳輸，由數字溫度傳感器DS18B20和單片機AT89C51構成的測度裝置，可以直接輸出溫度的數字信號到微控制器。每個DS18B20具有一個獨有的不可修改的64位序列號，根據序列號可訪問不同的器件，這樣一條總線上可掛接多個DS18B20傳感器，實現多點溫度測量。DS18B20傳感器有如下特點：

（1）單總線接口，可方便地實現多點測溫。

（2）每一個芯片都有唯一的一個64位光刻的ROM注冊碼，家族碼為28H。

（3）無需外部器件，可通過數據線供電，電源電壓范圍：3.0V～5.0V。

（4）以此作為檢測元件，測溫范圍是-55℃ ～+125℃，在-10～+85℃范圍內，測量精度可達±0.5℃。

（5）分辨率為可編程的9～12位（包括一位符號位），對應的可分變溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。

（6）DS18B20的轉換時間與所設定的分辨率有關。當設定為9位時，最大轉換時間為93.75ms，當設定為12位時，最大轉換時間為750ms。

（7）溫度數據有2個字節組成。

（8）內部含有EEPROM，其報警上下限溫度值和設定的分辨率在掉電的情況下不丟失。

3.2 單片機的選擇

本課題選用的控制模塊是AT89C51單片機，AT89C51單片機是一種低電壓，低功耗，高性能的8位FLASH單片機。單片機的特點是體積小，功能強，可靠性高，功耗低，價格低廉，片內含有2Kbytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器，并且可以兼容標準MCS-51系列單片機的指令系統。

4.系統的硬件設計

系統的硬件電路如圖所示，主要是以AT89C51單片機為核心的控制部分，由四個DS18B20溫度傳感器，LED數碼管顯示，鍵盤，復位電路，報警電路等部分組成。

4.1 測溫電路設計

我們設計的是分布式測溫系統，要用到多個DS18B20溫度傳感器，采集的溫度數據眾多，首先要弄清楚傳感器的序列號，以便準確、有效地對每個溫度進行尋址。每個傳感器都有唯一的64位產品序列號。由溫度傳感器DS18B20采集的被測對象的數據，不用經過A/D轉換，可以直接傳給AT89C51單片機，由單片機的P3.7口作為數據的輸入端口，在AT89C51單片機內有4KB閃爍可擦除、可編程的只讀存儲器，128B的數據存儲空間，可直接推動LED數碼管顯示數據。DS18B20由VCC提供電源，連接一個4.7K的上拉電阻，傳感器的DQ腳直接連接到單片機的P1.0口。溫度測量部分的電路就連接好了。圖2為DS18B20與單片機的連接電路圖。

圖2 DS18B20與單片機的連接電路圖

4.2 鍵盤部分電路

通過鍵盤鍵入要顯示的測量點的傳感器的序列號，當其中一個按鍵被按下時，INT0就會接收到一個負脈沖信號，單片機的外部中斷會被激活，我們會檢測到P0～P3口的信號跳變，從而確定是那個按鍵被按下。當單片機接受到具體的中斷信號時，就會讀取在初始化時已經按序列號編碼的對應序列號的DS18B20傳感器中的溫度數據，完成溫度數據的對應讀取。

4.3 顯示電路

該部分電路主要使用了移位寄存器芯片74LA164和七段數碼管。單片機通過I2C總線將要顯示的數據信號傳送到移位寄存器芯片74LS164寄存起來，再由移位寄存器控制數碼管的顯示，從而實現移位寄存點亮數碼管，數碼管顯示所接收的數據。

4.4 報警電路的實現

當所測量的溫度值達到所設定溫度的上下限時，所接受的信號可觸發蜂鳴器實現報警功能。單片機通過三極管驅動揚聲器發出警笛聲，選擇了壓電式蜂鳴器。圖3為報警電路電路圖。

圖3 報警電路電路圖

5.系統的軟件設計

本課題的系統軟件設計主要是在單片機的控制下完成多點溫度的測量，并將溫度值顯示，超過上下限溫度值報警的功能。要實現系統的各種功能必須經過以下幾個步驟：傳感器DS18B20采集的各點的溫度信號傳遞給單片機，在鍵盤的鍵入選擇下，顯示所指定編號的傳感器的溫度值，并將溫度值通過數碼管顯示出來，若溫度超過所設定的上下限范圍則驅動蜂鳴器，發出報警。

5.1 主程序

主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示，讀出并處理DS18B20測量的溫度值，測量每1s進行一次，當系統初始上電時，單片機必須找出總線上所有傳感器的ROM代碼，這樣單片機就能夠判斷出傳感器的數目和類型。

5.2 讀出溫度子程序

讀出溫度子程序主要功能是讀出RAM中的9字節，在讀出時需要進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數據的改寫。DS18B20的讀時序分讀0時序和讀1時序兩個過程。讀時序是主機先把單總線拉低，之后的15us內必須釋放單總線，以便將數據傳送到單總線上。

5.3 顯示電路程序設計

我們所設計的系統能接收到溫度信號，還要將溫度信號顯示出來。對于輸入的溫度信號的顯示是用了移位寄存器芯片74LS164。當串行輸入端任意一個為低電平，則禁止新數據輸入，在時鐘端CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0為低電平。當串行輸入端有一個為高電平時，則另一個就允許數據輸入，并在CLOCK上升沿作用下決定Q0的狀態。

參考文獻

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[2]馬家辰.MCS-51單片機原理及接口技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社：1997：100-120.

[3]郁有文，常健，程繼紅.傳感器原理及工程應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2003：15-23.

[4]余成波，胡新宇，趙勇.傳感器與自動檢測技術[M]：北京：高等教育出版社，2004：35-45.

[5]杭和平，楊芳，謝飛.單片機原理與應用[M].北京：機械工業出版社，2008：155-169.

[6]黃維翼，眭碧霞.單片機應用與項目實踐[M].北京：清華大學出版社，2010：4-15.

第9篇：集成電路設計步驟范文

可以說,浪潮的高端多路服務器戰略恰逢其時。在4路服務器上的積累也給浪潮進軍更高端的多路服務器提供了技術積累。在2009年,應用的轉變讓多路服務器市場迎來了復興。此時進軍多路服務器市場,有望讓國產服務器的技術水平再上一個臺階。

多路服務器復興

多路服務器,尤其是8到16路的服務器,一度被視為可以與小型機爭奪市場的產品。然而,從2006年開始,隨著處理器核心數量的增加,以及集群系統被廣泛應用,多路服務器一度受到冷遇。采用更多核心的處理器,并用單路或雙路的刀片組成集群系統,似乎比直接采用多路服務器更合適。

不過,隨著客戶應用范圍的不斷擴大,多路服務器的需求又有增長的趨勢。同時,虛擬化開始得到廣泛應用也給高端多路服務器帶來了新的機遇。

中國計算機學會副理事長鄭緯民教授在表示,多路服務器一方面具備很高的計算速度,另一方面可以共享更大的內存,在數據庫等應用方面優勢明顯。特別是未來的云計算,更適合應用多路服務器來進行部署,應用前景非常廣闊。

浪潮集團高級副總裁王恩東表示,浪潮此次下線的第10000臺4路服務器型號為NF560D2,它的性能、可靠性方面都有優秀表現。

王恩東介紹,從客戶應用來看,4路服務器主要用作OLTP和OLAP平臺,應用類型與高端多路服務器相同。金融、電信等關鍵行業是高端多路服務器核心市場。從另一角度來看,4路服務器與高端多路服務器在應用、行業和產品屬性上都有相通之處,屬于入門級多路服務器,與高端多路服務器相比,差別在于層次和規模。

從4路展開的藍圖

長期以來,多路服務器市場一直是IBM、惠普、Sun的天下。

鄭緯民表示,4路服務器是多路服務器開發的一個關鍵步驟。在單路、2路系統中,技術實現相對容易。但是,從4路系統開始,高速的互聯問題、Cache一致性的問題都會出現。積累了這方面的經驗,再研發8路服務器就快了。