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题记：只有偏执狂才能生存。——葛鲁夫

  当你坐在计算机旁工作或在网上冲浪，当你打开电视机欣赏节目，当你在川流不
息的人群中拿起无绳电话，当你的VCD或DVD正在播放惊心动魄的hoolywood  电影.
.....你可知道在这些和我们的生活和工作如此密切相关的产品中有多少IC（大规模
集成电路）在默默的工作。

  个人电脑、因特网、无绳电话、天气预报、模拟战争、空中预警、导弹卫星....
..几乎所有的新名词都和IC密切相关。IC工业的成就和未来正引起人类社会新的变革
。当比尔.盖茨在condex大会上为我们描绘如诗般的internet生活；当intel和amd宣
布里程碑式的1G处理器；你是否了解为致力于创造和改变人们生活方式的IC设计工程
师是如何把我们的每一个梦想变成现实？

  笔者愿以一个普通设计人员的身份帮你撩开IC设计的神秘面纱。

  1，项目和课题；

  （1） Herbert Kroemer说过这样的名言：“任何一种新的并具创造性的技术的应
用原理总是，也一直都是，因为这种技术所创造的应用。”
    设计IC的唯一目的就是为了满足某种需求，譬如CPU和DRAM是为了计算机而存在
；  而80C51系列单片机就是因为很多的工控应用而蓬勃发展，而象mpeg1,mpeg2，m
p3解码器这些专用电路更是目的明确。因此IC设计项目总是和应用密切相关。不要盯
住无用的“新技术”而投入过份的精力。早在voodoo之前Nviria公司就创造了曲面帖
图技术，但这种技术太超前了，以致它现在都是不切实际的幻想。
    然而任何IC开发计划又都必须具有前瞻性，只是这种前瞻性必须是也只能是：当
芯片在制造厂流片成功时正是它所对应的技术即将或大量应用时。

    （2）在IC设计行业，“时间就是金钱”是永远不变的铁律。
    没有那个公司会做过时的IC，再傻的老板都不会在现在把开发mpeg1或10M以太
网芯片做为自己的目标，因为技术和应用发展的方向正在淘汰他们，一切不和时宜和
不具前瞻性的项目都不具吸引力。我所在的term就将千兆以太网芯片作为自己的努力
方向，因为它比现在正流行的传输率快一个阶段。随千兆以太网标准的推出，未来的
局域网应用一定会是千兆的天下，这称为技术贮备。NVIDIA公司在方式的IC设计工程
师是如何把我们的每一个梦想变成现实？

  笔者愿以一个普通设计人员的身份帮你撩开IC设计的神秘面纱。
（3）“没有人愿意和巨人打架”，syrex和IDT的失败正是这句话的真实印证。
任何产品目标都必须是切实可行符合业界规范的。一个小的刚刚涉足IC设计的trem将
CPU设计作为自己的目标无疑是可笑和毫无意义的。他必须了解自己的研发能力可以
达到什么样的程度，这包括了项目带头人的能力和技术专长，包括了整个团队的开发
经验等等。在IC蓆 Kroemer说过这样的名言：“任何一种新的并具创造性的技术的应
）则成为发展的方向。
      从实现方式上讲可以分为三种。基于晶体管级，所有器件和互连版图都采用人
工的称为全定制（full-custom）设计，这种方法比较适合于大批量生产的，要求集
成度高、速度快、面积小、功耗低的通用型IC或是ASIC。基于门阵（Gate-Array）和
标准单元（Standard-Cell）的半定制设计（Semi-custom）由于其成本低、周期短、
芯片利用率低而适合于批量小、要求推出速度快的芯片 。基于IC生产厂家已经封装
好的PLD（Programmable Logical Design）芯片的设计，因为其易用性、“可重写性
”受到对集成电路工艺不太了解的系统集成用户的欢迎。他的最大特点就是只须懂得
硬件描述语言就可以使用特殊EDA工具“写入”芯片功能。但PLD集成度低、速度慢、
芯片利用率低的缺点使他只适合新产品的试制和小批量生产。近年来PLD中发展最活
跃的当属FPGA(Field Programmable Gate Array)器件.

      从采用的工艺可以分成双极型(bipolar)，MOS和其他的特殊工艺。硅（Si）基
半导体工艺中的双极型器件由于功耗大、集成度相对低，在近年随亚微米深亚微米工
艺的的迅速发展，在速度上对MOS管已不具优势，因而很快被集成度高，功耗低、抗
干扰能力强的MOS管所替代。MOS又可分为NMOS、PMOS和CMOS三种；其中CMOS工艺发展
已经十分成熟，占据IC市场的绝大部分份额。AsGa器件因为其在高频领域（可以在0
.35um下很轻松作到10GHz）如微波IC中的广泛应用，其特殊的工艺也得到了深入研究
。而应用于视频采集领域的CCD传感器虽然也使用IC一样的平面工艺，但其实现和标
准半导体工艺有很大不同。

      从设计方法可以分成自顶而下（top-down）和自底而上两种方法。top-down的
设计方法

      在IC开发中,根据不同的项目要求，根据项目经费和可供利用的EDA工具和人力
资源，根据代工厂的工艺实际，采用不同的实现方法是很重要的决策.
    （5）技术创新和紧跟潮流是IC公司良性循环的根本保证；（需要讲吗？）
3，IC设计中所使用的EDA工具；

      俗话说“公欲善其事，必先利其器”。

      IC设计中EDA工具的日臻完善已经使工程师完全摆脱了原先手工操作的蒙昧期
。IC设计向来就是EDA工具和人脑的结合。随着IC不断向高集成度、高速度、低功耗
、高性能发展，没有高可靠性的计算机辅助设计手段，完成设计是不可能的。

      IC设计的EDA工具真正起步于80年代，1983年诞生了第一台工作站平台apollo
;20年的发展,从硬件描述语言（或是图形输入工具）到逻辑仿真工具（LOGIC SIMUL
ICATION），从逻辑综合（logic synthesis）到自动布局布线(auto plane & route
)系统；从物理规则检测(DRC & ERC)和参数提取(LVS)到芯片的最终测试；现代EDA工
具几乎涵盖了IC设计的方方面面。

      提到IC设计的EDA工具就不能不说cadence公司，随着compass的倒闭，它成为
这个行业名副其实的“老大” cadence提供了IC design中所涉及的几乎所有工具；
但它的工具和它的名气一样的值钱！现代IC技术的迅猛发展
在EDA软件厂家中掀起并购、重组热潮。

      除CADENCE公司以外，比较有名的公司包括mentor,avanti,synopsys和INVOED
A；mentor和cadence一样
是一个在设计的各个层次都有开发工具的公司，而AVANTI因其模拟仿真工具HSPICE出
名，SYNOPSYS则因为逻辑综合方面的成就而为市场认可。

      下面我们根据设计的不同阶段和层次来谈谈这些工具；

      （1）输入工具(design input)：
      对自顶而下的（TOP-DOWN）设计方法，往往首先使用VHDL或是VERILOG HDL来
完成器件的功能描述，代表性的语言输入工具有SUMMIT公司的VISUAL HDL和MENTOR公
司的RENIOR等。虽然很多的厂家（多为FPGA厂商）都提供自己专用的硬件描述语言输
入，如ALTRA公司的AHDL，但所有的公司都提供了对作为IEEE标准的VHDL，VERILOG
HDL的支持。

      对自下而上的设计，一般从晶体管或基本门的图形输入开始，这样的工具代表
性的有cadence公司的composer;viewlogic公司的viewdraw等，均可根据不同的厂家
库而生成和输入晶体管或门电路相对应的模拟网表。

      （2）电路仿真软件(circuit simulation)：（分为数字和模拟两大类）。

    电路仿真工具的关键在于对晶体管物理模型的建立，最切和实际工艺中晶体管
物理特性的模型必然得到
和实际电路更符合的工作波形，随IC集成度的日益提高，线宽的日趋缩小，晶体管的
模型也日趋复杂。任何的电路仿真都是基于一定的厂家库，在这些库文件中制造厂为
设计者提供了相应的工艺参数；如TSMC0.18um Cu CMOS工艺的相关参数高达300个之
多；

      可以用于数字仿真的工具有很多，先期逻辑仿真的目的只是为了验证功能描述
是否正确。对于使用verilog HDL生成的网表，cadence公司的verilog-XL是基于UNI
X工作站最负盛名的仿真工具；而近年随PC工作站的出现，viewlogic的VCS和mentor
公司的modelsim因其易用性而迅速崛起并成为基于廉价PC工作站的数字仿真工具的后
起之秀；对于VHDL网表仿真，cadence公司提供LEAFROG；SYNOPSYS公司有VSS，而me
ntor公司基于PC的MODELSIM则愈来愈受到新手们的欢迎。

      PSPICE最早产生于Berkley大学，经历数十年的发展，随晶体管线宽的不断缩
小，PSPICE也引入了更多的
参数和更复杂的晶体管模型。使的他在亚微米和深亚微米工艺的今天依旧是模拟电路
仿真的主要工具之一。AVANTIr;viewlogic公司的viewdraw等，均可根据不同的厂家
库而生成和输入晶体管或门电路相对应的模拟网表。

      （2）电路仿真软件(circuit simulation)：（分为数字和模拟两大类）。

    电路仿真工具的关键在于对晶体管物理模型的建立，最切和实际工艺中晶体管
物理特性的模型必然得到
和实际电路更符合的工作波形，随IC集成度的日益提高，线宽的日趋缩小，晶体管的
模型也日趋复杂。任何的电路仿真都是基于一定的厂家库，在这些库文件中制造厂为
设计者提供了相应的工艺参数；如TSMC0.18um Cu CMOS工艺的相关参数高达300个之
多；

      可以用于数字仿真的工具有很多，先期逻辑仿真的目的只是为了验证功能描述
是否正确。对于使用verilog HDL生成的网表，cadence公司的verilog-XL是基于UNI
X工作站最负盛名的仿真工具；而近年随PC工作站的出现，viewlogic的VCS和mentor
公司的modelsim因其易用性而迅速崛起并成为基于廉价PC工作站的数字仿真工具的后
起之秀；对于VHDL网表仿真，cadence公司提供LEAFROG；SYNOPSYS公司有VSS，而me
ntor公司基于PC的MODELSIM则愈来愈受到新手们的欢迎。

      PSPICE最早产生于Berkley大学，经历数十年的发展，随晶体管线宽的不断缩
小，PSPICE也引入了更多的
参数和更复杂的晶体管模型。使的他在亚微米和深亚微米工艺的今天依旧是模拟电路
仿真的主要工具之一。AVANTI是IC设计自动化软件的“英雄少年”，它的HSPICE因其
在亚微米和深亚微米工艺中的出色表现而在近年得到了广泛的应用。cadence公司的
spectre也是模拟仿真软件，但应用远不及PSPICE和HSPICE广泛；

只是他有更深刻的科技涵义罢了。就如同没有任何一个英雄可以创造足球场上的神话
一样（当然一边倒的比赛除外）一个结构合理的研发队伍是产品“成败的关键”；