集成电路设计步骤精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的集成电路设计步骤主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：集成电路设计步骤范文

关键词：集成电路设计企业；项目成本管理

中图分类号：F275 文献标识码：A

收录日期：2017年3月12日

一、前言

2016年以来，全球经济增速持续放缓，传统PC业务需求进一步萎缩，智能终端市场的需求逐步减弱。美国半导体行业协会数据显示，同年1～6月全球半导体市场销售规模依旧呈现下滑态势，销售额为1，574亿美元，同比下降5.8%。国内，经过国家集成电路产业投资基金实施的《国家集成电路产业发展推进纲要》将近两年的推动，适应集成电路产业发展的政策环境和投融资环境基本形成，我国的集成电路产业继续保持高位趋稳、稳中有进的发展态势。据中国半导体行业协会统计，2016年1～6月全行业实现销售额为1，847.1亿元，同比增长16.1%，其中，集成电路设计行业继续保持较快增速，销售额为685.5亿元，同比增长24.6%，制造业销售额为454.8亿元，同比增长14.8%，封装测试业销售额为706.8亿元，同比增长9.5%。

国务院在2000年就开始下发文件鼓励软件和集成电路企业发展，从政策法规方面，鼓励资金、人才等资源向集成电路企业倾斜；2010年和2012年更是联合国家税务总局下发文件对集成电路企业进行税收优惠激励。2013年国家发改委等五部门联合下发发改高技[2013]234号文，凡是符合认定的集成电路设计企业均可以享受10%的所得税优惠政策。近年来又通过各个部委、省、市和集成电路产业投资基金对国内的集成电路设计企业进行大幅度的、多项目的资金扶持，以期能缩短与发达国家的差距。因此，对于这样一个高投入、高技术、高速发展的产业，国家又大力以项目扶持的产业，做好项目的成本管理非常必要。

二、项目成本管理流程

ο钅康某杀竟芾硪话惴治以下几个环节：

（一）项目成本预测。成本预测是指通过分析项目进展中的各个环节的信息和项目进展具体情况，并结合企业自身管理水平，通过一定的成本预测方法，对项目开展过程中所需要发生的成本费用及在项目进展过程中可能发生的合理趋势和相关的成本费用作出科学合理的测算、分析和预测的过程。对项目的成本预测主要发生在项目立项申请阶段，成本预测的全面准确对项目的进展具有重要作用，是开展项目成本管理的起点。

（二）项目成本计划。成本计划是指在项目进展过程中对所需发生的成本费用进行计划、分析，并提出降低成本费用的措施和具体的可行方案。通过对项目的成本计划，可以把项目的成本费用进行分解，将成本费用具体落实到项目的各个环节和实施的具体步骤。成本计划要在项目开展前就需要完成，并根据项目的进展情况，实施调节成本计划，逐步完善。

（三）项目成本控制。成本控制是指在项目开展过程中对项目所需耗用的各项成本费用按照项目的成本计划进行适当的监督、控制和调节，及时预防、发现和调整项目进行过程中出现的成本费用偏差，把项目的各项成本费用控制在既定的项目成本计划范围内。成本控制是对整个项目全程的管控，需要具体到每个项目环节，根据成本计划，把项目成本费用降到最低，并不断改进成本计划，以最低的费用支出完成整个项目，达到项目的既定成果。

（四）项目成本核算。成本核算是指在项目开展过程中，整理各项项目的实际成本费用支出，并按照项目立项书的要求进行费用的分类归集，然后与项目成本计划中的各项计划成本进行比对，找出差异的部分。项目的成本核算是进行项目成本分析和成本考核的基础。

（五）项目成本分析。成本分析是指在完成成本核算的基础上，对整个完工项目进行各项具体的成本费用分析，并与项目成本计划进行差异比对，找出影响成本费用波动的原因和影响因素。成本分析是通过全面分析项目的成本费用，研究成本波动的因素和规律，并根据分析探寻降低成本费用的方法和途径，为新项目的成本管理提供有效的保证。

（六）项目成本考核。成本考核是指在项目完成后，项目验收考核小组根据项目立项书的要求对整个项目的成本费用及降低成本费用的实际指标与项目的成本计划控制目标进行比对和差异考核，以此来综合评定项目的进展情况和最终成果。

三、集成电路设计企业项目流程

集成电路设计企业是一个新型行业的研发设计企业，跟常规企业的工作流程有很大区别，如下图1所示。（图1）

集成电路设计企业项目组在收到客户的产品设计要求后，根据产品需求进行IC设计和绘图，设计过程中需要选择相应的晶圆材料，以便满足设计需求。设计完成后需要把设计图纸制造成光刻掩膜版作为芯片生产的母版，在IC生产环节，通过光刻掩膜版在晶圆上生产出所设计的芯片产品。生产完成后进入下一环节封装，由专业的封装企业对所生产的芯片进行封装，然后测试相关芯片产品的参数和性能是否达到设计要求，初步测试完成后，把芯片产品返回集成电路设计企业，由设计企业按照相关标准进行出厂前的测试和检验，最后合格的芯片才是项目所要达到成果。

对于集成电路设计企业来说，整个集成电路的设计和生产流程都需要全方位介入，每个环节都要跟踪，以便设计的产品能符合要求，一旦一个环节出了问题，例如合格率下降、封装不符合要求等，设计的芯片可能要全部报废，无法返工处理，这将会对集成电路设计企业带来很大损失。因此，对集成电路设计企业的项目成本管理尤为重要。

四、IC设计企业的项目成本管理

根据项目管理的基本流程，需要在IC项目的启动初期，进行IC项目的成本预测，该成本预测需要兼顾到IC产品的每个生产环节，由于IC的生产环节无法返工处理，因此在成本预测时需要考虑失败的情况，这将加大项目的成本费用。根据成本预测作出项目的成本计划，由项目组按照项目成本计划对项目的各个环节进行成本管控，一旦发现有超过预期的成本费用支出，需要及时调整成本计划，并及时对超支的部分进行分析，降低成本费用的发生，使项目回归到正常的轨道上来。成本控制需要考虑到IC的每个环节，从晶圆到制造、封装、测试。

项目成本核算是一个比较艰巨的工作。成本核算人员需要根据项目立项书的要求，对项目开展过程中发生的一切成本费用都需要进行分类归集。由于IC产品的特殊性，产品从材料到生产、封装、测试，最后回到集成电路设计企业都是在第三方厂商进行，每一个环节的成本费用无法及时掌握，IC产品又有其特殊性，每种产品在生产过程中，不仅依赖于设计图纸，而且依赖于代工的工艺水平，每个批次的合格率并不尽相同，其成品率通常只有在该种产品的所有生产批次全部回到设计企业并通过质量的合格测试入库后时才能准确得出。然而，设计企业的产品并不是一次性全部生产出来，一般需要若干个批次，因此在IC制造阶段无法准确知道晶圆上芯片的准确数量，只能根据IC生产企业提供的IC产品数量进行预估核算，在后面的封装和测环节，依然无法准确获得IC产品的准确数量。在IC产品完全封装测试返回设计企业后，才能在专业的设备下进行IC产品数量的最终确定，然而项目核算需要核算每一个环节的成本。因此，核算人员需要根据IC产品的特点或者前期的IC产品进行数量的估算进行核算，待项目完成后再进行差异调整。在成本费用的分类和核算上，如果有国家拨款的项目，需要对项目所使用的固定资产进行固定资产的专项辅助核算，在专项核算中需要列明购买固定资产的名称、型号、数量、生产厂商、合同号、发票号、凭证号等，登记好项目所用的固定资产台账，以便在项目完工后，项目验收能如期顺利通过。

项目成本分析和项目成本考核是属于项目管理完工阶段需要做的工作，根据整个项目进展中发生的成本费用明细单，与成本计划进行分类比对和分析，更好地对整个项目进行价值评定，找出差异所在，确定发生波动的原因，以便对项目的投资收益进行准确的判断，确定项目和项目组人员的最终成果。

五、总结

项目成本管理是集成电路设计企业非常重要的一项经济效益指标；而集成电路设计行业是一个技术发展、技术更新非常迅速的行业，IC设计企业要在这个竞争非常激烈的行业站住脚跟或者有更好的发展，就必须紧密把握市场变化趋势，不断地进行技术创新、改进技术或工艺，及时调整市场需求的产品设计方向，持续不断地通过科学合理的成本控制方法，从技术上和成本上建立竞争优势；同时，充分利用国家对于集成电路产业的优惠政策，特别是对集成电路设计企业的优惠政策，加大对重大项目和新兴产业IC芯片应用的研发和投资力度；合理利用中国高等院校、科研院所在集成电路、电子信息领域的研究资源和技术，实现产学研相结合的发展思路，缩短项目的研发周期；通过各种途径加强企业的项目成本控制，来提高中国IC设计企业整体竞争实力，缩短与国际厂商的差距。

主要参考文献：

[1]中国半导体行业协会.cn.

第2篇：集成电路设计步骤范文

关键词：版图设计；集成电路；教学与实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）06-0153-02

目前，集成电路设计公司在招聘新版图设计员工时，都希望找到已经具备一定工作经验的，并且熟悉本行业规范的设计师。但是，IC设计这个行业圈并不大，招聘人才难觅，不得不从其他同行业挖人才或通过猎头公司。企业不得不付出很高的薪资，设计师才会考虑跳槽，于是一些企业将招聘新员工目标转向了应届毕业生或在校生，以提供较低薪酬聘用员工或实习方式来培养适合本公司的版图师。一些具备版图设计知识的即将毕业学生就进入了IC设计行业。但是，企业通常在招聘时或是毕业生进入企业一段时间后发现，即使是懂点版图知识的新员工，电路和工艺的知识差强人意，再就是行业术语与设计软件使用不够熟练、甚至不懂。这就要求我们在版图教学时渗入电路与工艺等知识，使学生明确其中紧密关联关系，树立电路、工艺以及设计软件为版图设计服务的理念。

一、企业对IC版图设计的要求分析

集成电路设计公司在招聘版图设计员工时，除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外，大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求：熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺；熟悉集成电路（数字、模拟）设计，了解电路原理，设计关键点；熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则；掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具；完成手工版图设计和工艺验证[1，2]。另外，公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识，还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广，而国内学校开设这方面专业比较晚，IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大，所以拥有一定工作经验的设计工程师，就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4，5]。

二、针对企业要求的版图设计教学规划

1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件，它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时，一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等，鉴于很少有学校开设这门课程，可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计，可以由Foundry厂提供，也可由公司自定制标准单元版图库，因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。

2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中，无论是CMOS还是双极型电路，主要目标并不是芯片的尺寸，而是优化电路的性能，匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者，更关心的是电路的性能，了解电压和电流以及它们之间的相互关系，应当知道为什么差分对需要匹配，应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的，面积在某种程度上说仍然是一个问题，但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中，性能比尺寸更重要。另外，模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手，经常需要与前端工程师交流，看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等，这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。

3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理，实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此，对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高，版图设计工作还涵盖了电路提取与整理，这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程；而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。

三、教学实现

1.数字版图。数字集成电路版图在教学时，一是掌握自动布局布线工具的使用，还需要对UNIX或LINUX系统熟悉，尤其是一些常用的基本指令；二是数字逻辑单元版图的设计，目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺，因此，必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时，可以做个形象的PPT，空间立体感要强，使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪，教师一边讲解电路和绘制版图，一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项，学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图，同时教师可适当调整教学速度，适时停下来检查学生的学习情况，若有错加以纠正。这样，教师一个单元版图讲解完毕，学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随，学生的注意力更容易集中，掌握速度更快。课堂讲解完成后，安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元，并具有代表性、扩展性，使学生可以举一反三，扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范，比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求；单元版图一定要最小化，如异或门与触发器等常使用传输门实现，绘制版图时注意晶体管源漏区的合并；大尺寸晶体管的串并联安排合理等。

2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现，经常需要与前端电路设计工程师交流。因此，版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理，学生能识CMOS模拟电路，与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响，熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上，依然采用数字集成电路版图的教学过程，实现教与学的同步。在内容安排上，一是以运算放大器为例，深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理，版图匹配时结构采用一维还是二维，具体是如何布局的，以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例，深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。

3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺，要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时，做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程，达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路，需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时，说明数字电路需要归并同类图形，例如与非门、或非门、触发器等，同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性，做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理，因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理，使其他人员也能看出你提取电路的功能，做到准确通用规范性。

集成电路版图设计教学应面向企业，按照企业对设计工程师的要求来安排教学，做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识，定位准确，学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨，安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨，力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。

参考文献：

[1]王静霞，余菲，赵杰.面向职业岗位构建高职微电子技术专业人才培养模式[J].职业技术教育，2010，31（14）：5-8.

[2]刘俐，赵杰.针对职业岗位需求？摇探索集成电路设计技术课程教学新模式[J].中国职业技术教育，2012，（2）：5-8.

[3]鞠家欣，鲍嘉明，杨兵.探索微电子专业实践教学新方法-以“集成电路版图设计”课程为例[J].实验技术与管理，2012，29（3）：280-282.

[4]李淑萍，史小波，金曦.微电子技术专业服务地方经济培养高技能人才的探索[J].职业技术教育，2010，13（11）：13-16.

第3篇：集成电路设计步骤范文

关键词：电子科学与技术；课程建设；实践创新能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）25-0103-02

电子科学与技术作为信息技术发展的基石，伴随着计算机技术、数字技术、移动通信技术、多媒体技术和W络技术的出现得到了迅猛的发展，从初期的小规模集成电路（SSI）发展到今天的巨大规模集成电路（GSI），成为使人类社会进入了信息化时代的先导技术。电子科学与技术专业是国家重点扶植的学科，本专业作为信息领域的核心学科，培养国家急需的电子科学与技术专业高级人才。

在新的历史条件下，开展电子科学与技术专业课程建设的改革与实践研究是非常必要的，这对于培养出具有知识、能力、素质协调发展的微电子技术应用型创新创业人才具有重要的指导意义和战略意义。本文依据电子科学与技术专业本科生课程建设的实际情况，详细分析了本专业在课程建设过程中存在的问题，提出了关于电子科学与技术专业课程建设的几点改革方案，并进行了一定的探索性实践。

一、目前课程建设中存在的一些问题

1.在课程设置方面，与行业发展结合不紧密，缺乏专业特色和课程群的建设，课程之间缺少有效地衔接，难以满足当前人才培养的需求。本专业的课程设置应当以培养具有扎实的微电子技术领域理论基础和工程实践能力，能从事超大规模集成电路设计、半导体器件和集成电路工艺制造以及相关电子信息技术应用工作的高级工程技术人才和创新创业人才为培养目标来进行课程建设。

2.在创新实践教学方面，存在重理论教学和课堂教学，缺乏必要的实践环节，尤其是创新实践环节的教学，相关实践和实验教学手段和教学方法过于单一，仅在教师课堂教学讲授范例和实验过程的基础上，指导学生进行课程实验，学生按照课程实验手册上的具体步骤逐一进行操作，完成课程所要求的实验。单一的实验和实践教学方式难以提升学生的创新实践和动手能力，更难以实现对所学知识的实践和灵活运用，难以满足当前强调以实践为主，培养实践型创新人才的要求。

二、课程建设改革的目的与任务

结合集成电路行业未来的发展趋势以及电子科学与技术专业总体就业前景和对人才的需求结构。根据我国电子科学与技术产业的现状和发展需求，通过对电子科学与技术专业的课程建设进行改革，重点强调工程实训与创新实践，在课程教学中体现“激发兴趣、夯实基础、引导创新、全面培养”的教学方针。重新规划专业培养方案和课程设置，以集成电路工艺与设计为重点，设置课程群，构建新的科学的课程体系，突出特色，强化能力培养。

三、课程建设改革的具体内容

人才培养目标以厚基础、宽口径、重实践、偏工程为宗旨，培养具有扎实的微电子技术领域理论基础和工程实践能力，能从事超大规模集成电路设计、半导体器件和集成电路工艺制造以及相关电子信息技术应用工作的高级工程技术人才和创新创业人才。以大规模集成电路设计、制造和工艺、电子器件和半导体材料、光电子技术应用等方面为专业特色进行课程建设改革，具体的改革内容如下。

1.课程设置。首先，根据本专业人才培养目标要求按需设课，明确设课目的，并注意专业通识课、专业基础课、专业限选课和专业任选课之间的衔接与学时比例，加强集成电路设计与集成电路工艺方面的课程设置，突出微电子技术方向的特色，明确专业的发展目标和方向，将相关课程设置为课程群，通过相关课程的有效衔接，突出能力培养。其次，随着电子科学与技术的不断发展，注重本专业课程设置的不断更新和调整。

2.教学方式。首先，加强对青年教师的培养和训练，注重讲课、实验、考试及课下各个环节的相互结合，即课堂与课下相结合，讲课与实验相结合，平时与考试相结合。其次，讲课中注重讲解和启发相结合，板书和多媒体相结合；实验中注重方法和原理相结合，知识和能力相结合；考试中注重面上与重点相结合，概念与计算相结合，开卷与闭卷相结合，重点开展课程的网络化建设，将相关实验课程的教学录像上网，通过网络教学加强学生的实验实践能力培养和提高。第三，注重双语课程的开设与优秀经典教材的使用相结合，双语课程与国际该课程接轨。

四、结语

科学与技术专业课程建设应当围绕电子科学与技术专业应用型人才的培养和专业特色，通过制订适用集成电路人才培养目标的培养方案、课程设置、实验体系和教学计划，突出集成电路工艺与设计实践环节，进而有效地提高实验和实践教学质量，为培养具有实践创新能力的科技创新型人才奠定了基础。

参考文献：

[1]刘一婷，李新，关艳霞，等.突出专业特色的电子科学与技术专业人才培养方案构建[J].高教学刊，2016，（7）：74-75.

[2]李新，刘一婷，揣荣岩，等.集成电路产业人才培养的课程体系建设[J].教育教学论坛，2016，（1）：63-64.

[3]潘宇恒.电子科学与技术专业的课程优化[J].科研，2016，（3）：00209.

[4]韩益锋，姚文卿，董良威.电子科学与技术专业课程体系建设与实践[J].考试周刊，2014，（45）：148-149.

[5]陶建平.电子科学与技术专业本科教育质量探索与实践[J].公安海警学院学报，2014，（2）：34-37.

[6]谢海情，唐立军，唐俊龙，等.集成电路设计专业课程体系改革与实践[J].教育教学论坛，2015，（34）：76-77.

[7]全国高等学校教学研究中心.电子科学与技术专业发展战略研究报告[EB/OL].http：///link？rl=fsRthBj31TQQh1FCB740v-yPMYbTKEDaxrKs_caajUeYpVorqPMpcpzfV9wyz-vx3Vd7-hKL37B5rClIwE37dIk5CqZU2M-quD7BTAE_tSMwq，2007-06-18.

[8]刘继春，毛剑波，杨明武.“电子科学与技术专业”学科建设的探索与实践[J].合肥工业大学学报（社会科学版），2008，（06）：138-141.

[9]王敏杰，朱连轩，袁超.电子信息科学与技术本科人才培养探索[J].科技信息，2009，（30）：20.

[10]李俊杰.浅谈电子信息科学技术发展[J].魅力中国，2010，（10）：237.

[11]陈力颖.《大规模可编程逻辑器件设计》课程实验考试改革的探索[J].教育教学论坛，2013，（52）：255-257.

[12]何伟明.高等学校电子科学与技术本科专业发展战略研究报告2006-2010年教育部高等W校电子科学与技术专业教学指导分委员会[J].电气电子教学学报，2009，（S1）：1-13.

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：集成电路设计步骤范文

文章编号：1671-489X（2014）18-0094-03

集成电路测试是集成电路产业不可或缺的一个重要环节，其贯穿了集成电路设计、生产与应用的整个过程。集成电路测试技术的发展相对滞后于其他环节，这在一定程度上制约了集成电路产业的发展。集成电路测试产业不但对测试设备依赖严重，对测试技术人员的理论基础和实践能力也有着较高要求。为应对上述挑战，加强电子类学生的就业竞争力，就要求学生在掌握集成电路工艺、设计基础知识的同时，还需具备集成电路测试与可测性设计的相关知识[1-2]。

目前，国内本科阶段开设集成电路测试与可测性设计课程的高校较少，学过的学生也多数反映比较抽象，不知如何学以致用。究其原因，主要是教学环节存在诸多问题[3]。为了提高该课程教学质量，本文对该课程教学内容、方法进行了初步的探索研究，以期激发学生的学习主动性，加深对该课程的理解和掌握。

1 理论教学结合实际应用

在理论教学中结合实际应用，有助于学生明确学习目的，提升学习兴趣。因此，讲授测试重要性时可以结合生活中的应用实例来展开。如目前汽车中的ABS电路如果不通过测试，将会造成人员和汽车的损伤；远程导弹中的制导电路不通过测试，将无法精确命中目标；制造业中的数控机床控制电路，交通信号灯的转向时间显示电路，家电产品中的MP3、MP4解码电路等，均需进行测试等。通过这些介绍，可以使学生了解测试的重要性，从而能更加主动地去掌握所学知识。

2 合理安排教学内容

针对集成电路测试与可测性设计的重要性，电子类专业在本科生三年级时开设集成电路测试与可测性设计课程。该课程的教材采用以中文教材《VLSI测试方法学和可测性设计》（雷绍允著）为主、以英文原版教材《数字系统测试与可测性设计》（Miron Abramovici著）为辅的形式，结合国外高校的授课内容和可测性设计在工业界的应用，对课程内容进行设计。课程定为48学时，课程内容大致分为集成电路测试、可测性设计和上机实验三个部分。

集成电路测试 这部分内容安排20个学时，主要讲解集成电路的常用测试设备、测试方法、集成电路的失效种类、常用的故障模型以及故障检测的方法。组合逻辑电路测试着重讲解测试图形生成方法，主流EDA软件核心算法，包括布尔差分法、D算法、PODEM以及FAN算法等。时序电路测试讲解时序电路的测试模型和方法，介绍时序电路的初始化、功能测试以及测试向量推导方法。

集成电路可测性设计 这部分内容安排16个学时，主要讲解集成电路专用可测性设计方法如电路分块、插入测试点、伪穷举、伪随机等一些较为成熟的可测性设计方法。同时讲解工业界较为流行的可测性设计结构。

上机实验 这部分内容安排12学时。目前主流测试与可测性设计EDA软件Synopsys属于商业软件，收费较高，难以在高校普及使用。为此，本课程选取开源软件ATALANTA和FSIM并基于ISCAS85标准电路，进行故障测试图形生成实验。此外，通过在实验手册中编排基于Quartus软件的电路可测性结构设计等内容，将实验和理论讲解有机结合。

3 培养学生举一反三的能力

创设问题情境，启发学生自主利用已学知识，积极思考、探索。如在讲授组合逻辑故障测试向量生成时，以较为简单的组合逻辑为例，对图1提出以下问题[4]。

1）为了能够反映在电路内部节点所存在的故障，必须对故障节点设置正常逻辑值的非量，这个步骤称为故障激活。对应于图1，如何激活故障G s-a-1？

2）为了能够将故障效应G传播到输出I，则沿着故障传播路径的所有门必须被选通，也就是敏化传播路径上的门。对应图1，如何传播故障G s-a-1？

3）根据激活和敏化故障的要求，如何设置对应的原始输入端的信号值？

通过提问思考和共同探讨，问题得以解决，学生印象深刻，对后续理解各种测试向量生成算法奠定基础。

4 实例讲解

集成电路测试与可测性设计是一门理论化较强的课程，学生在学习过程中可能会产生“学以何用”的疑问。为消除这些疑问，加强学生学习兴趣，明确学习目的，需要授课教师在课程讲解过程中穿插一些测试实例。为此，本课程以科研项目中所涉及的部分测试实例为样本，结合学生的掌握和接受能力加以简化，作为课堂讲解实例。

下面以某个整机系统中所涉及的一款数字编码器为例，进行功能和引脚规模的简化，最终形成图2所示的简化编码器原理图。针对该原理图和具体工作原理，讲解该编码器的基本测试方法和过程。

图2所示编码器有四个地址输入引脚（A0～A3），一个电源引脚VDD（5 V），一个时钟输入引脚CLK，一个输出引脚DOUT和一个接地引脚GND。在地址端（A0～A3）输入一组编码，经过编码器编码，在DOUT端串行输出。编码的规律如图3所示，编码输出顺序（先左后右）：A0编码A1编码A2编码A3编码同步位。

该测试实例主要围绕功能测试来进行具体讲解。功能测试通过真值表（测试图形）来验证编码器功能是否正确。编码器输入引脚可接三种状态：高电平（1）、低电平（0）和悬空（f）。本实例只列举三组真值表来对该编码器进行测试，即输入引脚分别为1010、0101、ffff。真值表中的每一行代表一个时钟周期（T）。H（高电平）和L（低电平）代表编码器正确编码时DOUT引脚的输出电平。针对1010的输入，参照图3编码规律和表1编码顺序，DOUT输出按A0 A1 A2 A3（1010）顺序实现编码，具体真值表如图4所示。

图4中Repeat n（n为自然数）代表重复验证该行n个时钟。该测试图形通过测试系统的开发环境编译器编译成测试机控制码，发送给测试系统控制器。测试系统发出被测电路所需的各种输入信号并捕获被测电路的输出引脚DOUT信号。当实际测试采样DOUT引脚所得信号与测试图形中的期望输出完全相符时，表示被测电路功能正确，测试通过。反之，则提示有错，编码器功能失效。同样，当输入分别为0101和ffff时，测试图形如图5、图6所示。

实际数字集成电路测试的过程远比上述过程复杂，本例中所讲解的功能测试是一种不完全测试，测试的故障覆盖率和测试效果有待商榷。然而，无论多复杂的功能测试，其主要测试原理基本类似。通过这样的测试实例讲解，能够让学生了解测试图形的功能，熟悉数字电路测试的大体过程和基本原理，加深对理论知识的理解。

5 重视与相关学科的交叉衔接

作为电子类的专业课，本课程横跨计算机软件技术、电路设计技术、数学、物理等多个领域。有鉴于此，在教学中应尽可能地体现集成电路测试与可测性设计与其他课程的关系，在教学中为后续课程打下基础。

第5篇：集成电路设计步骤范文

【关键词】IC设计 IC工艺流程 良率 精益化成本控制

精益思想是一种先进的管理思想，把它运用到IC设计项目成本管理当中，能够有效的控制项目成本和产品研发的周期，因为精益思想的核心就是消除浪费，减少不必要的支出。运用精益思想对企业的整个项目流程进行控制，从产品的立项、市场调研、可行性分析、研发设计、生产等阶段，实施严格产品成本控制，从而实现产品的全寿命周期成本控制。在精益设计成本控制中运用目标成本规划法、价值工程、质量功能展开等方法，能够有效的控制设计成本，同时把顾客的需求融合到产品的设计当中。在精益采购成本控制阶段，企业可以通过规范采购制度和经济批量订货等方法来降低采购成本。精益生产阶段，企业可以运用敏捷制造和全面质量管理，及时发现生产过程中的浪费现象并与改正，消除浪费，降低成本。精益物流成本控制阶段，企业可以采用价值流程分析对整个流程分析，寻求不必要的浪费。总之，精益思想的重点就在减少浪费，提高顾客满意度，从而达到降低成本，提高企业的综合竞争力。

一、精益化成本控制的特点

（一）连续流动性

连续流动性是指价值流在供应链上连续不断的进行，企业只在合适的时间，按合适的数量生产所需要的产品。对IC设计企业而言，它的上游产业是晶圆厂，下游企业是封装测试厂，目前大部分的IC设计企业都是根据订单来生产，同时合理备足为满足市场不确定性需求的库存，企业要实现理想的价值流动，就要将上、下游的各项作业从外部结构上改造成若干个包含几项增值作业的自我管理生产单元，在这个生产单元内，设备和人力按照流程的顺序来进行安排。如果不能实现这种连续的均衡生产，那么某些生产单元的生产进度就可能会落在后面，导致下游工序出现闲置时间，而另外一些时候，这些生产单元又可能停工待料。企业生产实现连续流动之后，便可缩短订货提前期，大幅度降低库存，能尽早的发现并解决问题，使企业生产计划有条不紊，持续不断地进行。因此，在价值流管理中，首先应保证生产作业的连续流动性。

（二）价值链分析

实现精益生产管理，最基本的一条就是消灭浪费，而在企业的生产经营活动中，要消灭浪费，就必须判别企业生产中的两个基本构成：增值和非增值活动。价值链管理就是通过绘制价值流程图，进行价值流程图分析来发现并消灭浪费、降低成本，赢取最高的边际利润。从IC设计、制造分工流程图来看，主要包括：IC设计、晶圆生产及后段的封装测试，在设计阶段，企业必须按照项目的进度如期完成产品的开发；晶圆厂必须根据IC设计企业的集成电路布图完成原材料的生产；而对于封装测试企业必须在保持产品良率的前提下，及时完成产成品的交付；这些价值链流动的过程中，由于每个阶段可能是在不同的地点完成，物流成本的控制是IC设计企业必须高度重视。

（三）研发、生产过程的标准化作业

从IC企业都是面向市场开发新产品，能后根据项目的进度和目前公司的状况，合理安排资源，每个项目的进行必须通过产品定义、规划、模拟仿真、布图及后期的工程测试等，如果在这些过程中，能够实行工作过程的标准化，将有力推动人力资源节约和按时按质完成项目。在实施标准化过程中，要遵循三个指导原则：一是与研发人员一起努力，共同确定效率最高的工作方法，并确保对此达成一致意见。二是利用标准化工作组合表来理解过程周期时间与生产节拍之间的关系。三是遵守生产节拍，这是标准化工作的一个关键计量指标，不要试图通过对每个人的工作负荷做一些实质性的改变来适应生产节拍的变化，当生产节拍缩短时，应对各项工作进行合理化改进。必要时可增加人员，当生产节拍加长时，可给生产过程分配较少的雇员。实施标准化工作能够最大限度的发挥人力和机器的效用，与此同时还能确保安全的工作条件。只要从价值流的这三个方面去理解和实施价值流活动，就能达到消灭浪费，降低成本，优化资源配置，提高运营管理水平的目的。

二、我国IC设计企业实行精益化成本控制的目的和意义

改革开放30多年来，随着国外资金、技术和管理理念的不断引进，我国企业的管理水平虽已有一定程度的提高，但仍未摆脱陈旧的管理模式与落后的管理手段。从整体水平来看，国内IC企业规模都不算大，但普遍都具有大量生产模式下的大企业病，即：机构臃肿、管理效率低下，企业计划决策的速度慢，影响了企业的应变能力；企业内信息传输，沟通不及时、高库存量，保证生产难以降低成本，员工的积极性和创造性得不到充分发挥。

应用精益管理模式在我国半导体行业具有更特别的意义：

第一，我国IC研发设计人均资源相对短缺，技术来源大部分是通过解剖获得，缺乏创造性，生产效率低下，资源有效利用率低，因此以消灭“浪费”为理念的精益生产方式值得采纳，以便实现资源优化和可持续发展目标；

第二，精益管理本身起源于东方的文化环境，肯有较强烈的集体主义观念，比西方更重视个人主义更容易实施，比较适合IC企业依靠团队的力量完成项目的现状；

第三，针对目前我国管理水平较低的现状，低起点必然会紧跟着一个高速发展阶段，精益管理将直接给企业带来新的活力和显著的经济效益。

三、精益化成本控制在IC设计企业的实施

（一）全面的成本成本控制――“零亏损”

合理控制库存，库存是企业的“万恶之源”，它不仅占用企业的资金，增加资金成本，更重要的是由于有了库存，生产线上即使出现了不合格产品，工人也可以从容返修，从而放松了对“零返修库”的追求。遵循快速调整和小批量生产原则，从而保持了较低的存货水平。

（二）优质的售后服务――“零投诉”

及时、有效的满足顾客的需求，是企业的根本宗旨，也是企业生存的源泉；顾客对于产品的品质的诉愿，必须高度重视并及时反馈并指派FAE工程师上门解决；在这个过程中，除了要倾听客户对产品品质的意见，还有要不断改良产品的工艺和服务质量难题，企业也应从客户的诉愿中挖掘未满足的市场需求。

（三）合理有效利用公司的各种资源――“零浪费”

任何不直接增加产品价值的费用都是浪费，所以要尽量减少管理费用。要消除任何无增值的动作、环节和步骤。同时，建立新型的供应商合作关系，企业应当将一个自己满意的供应商看作是自己公司的一部分，从原材料晶圆，到后段的代工商的选择，再到满足客户的市场需求，共同为提高产品质量和适时供货而努力，不光光是通过价格手段，盘剥供应商或者客户。

（四）研发项目、产品生产实行严格的工期管理――“零延时”

新项目开始研发前，市场部要与研发等部门，做好前期的市场调研和可信析分析，避免盲目开发新项目或开发的项目而产品没市场；对于确定要开发的项目，要合理为项目配置资源，明确研发项目的每个步骤的工期要求，按时按质的如期完成项目，项目如果出现拖延就是成本的浪费；

（五）实行全面的质量管理――“零缺陷”

提高质量无需增加成本，因为从长期看，提高产品质量了产品市场占有率，从而相对降低了成本，即质量成本占销售收入百分比不断下降，使得企业竞争力不断加强。通过提高质量、减少浪费才能赢得利润，质量是利润的源泉。错误是一种财富，因为只有出现瑕疵才能发现生产过程的不完美，才难使之逐渐完善而不再产生疵点，即犯错误是为了不犯错误。缺陷是可以避免的，“零缺陷”是促进企业不断发现IC产品在设计和应用中的缺陷并加以改进的一种标准。

（六）实行全面的安全管理――“零事故”

安全生产是企业的社会责任，也是保证产品质量的有效手段，减少安全事故的发生，其实就是在为企业避免不必要的损失，节约成本；同时也是为企业树立良好的品牌形象。

四、总结语

IC设计是个技术淘汰、技术更新非常迅速的行业，企业要在这个竞争非常激烈行业求得生存或者发展，必须紧密把握市场的变化趋势，不断的改进技术或工艺，持续不断的通过精益化的成本控制手段，从技术上和成本上建立竞争优势；同时充分利用国家对于集成电路产业的优惠政策，加大重大项目和新兴产业IC芯片应用的研发和投资力度；合理利用中国高等院校的在集成电路、电子信息领域的研究资源，实现产学研相结合的发展思路，缩短项目的研发周期；通过各种途径推行精益化的成本控制手段，来达到提高中国IC设计企业整体竞争实力，扩大市场份额。

以上是笔者对精益化成本控制在IC设计企业的应用的一些肤浅的认识，不当之处敬请读者指正。

参考文献

[1]刘胜军.精益化生产现代IE[M].第一版海天出版社，2006：67.

第6篇：集成电路设计步骤范文

关键词：嵌入式系统 设计 单片系统(SOC) 硬件描述语言(HDL) IP内核

一、嵌入式系统设计方法变化的背景

嵌入式系统设计方法的演化总的来说是因为应用需求的牵引和IT技术的推动。

1.随着微电子技术的不断创新和发展，大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高。硅材料与人类智慧的结合，生产出大批量的低成本、高可靠性和高精度的微电子结构模块，推动了一个全新的技术领域和产业的发展。在此基础上发展起来的器件可编程思想和微处理（器）技术可以用软件来改变和实现硬件的功能。微处理器和各种可编程大规模集成专用电路、半定制器件的大量应用，开创了一个崭新的应用世界，以至广泛影响着并在逐步改变着人类的生产、生活和学习等社会活动。

2.计算机硬件平台性能的大幅度提高，使很多复杂算法和方便使用的界面得以实现，大大提高了工作效率，给复杂嵌入式系统辅助设计提供了物理基础。

3.高性能的EDA综合开发工具（平台）得到长足发展，而且其自动化和智能化程度不断提高，为复杂的嵌入式系统设计提供了不同用途和不同级别集编辑、布局、布线、编译、综合、模拟、测试、验证和器件编程等一体化的易于学习和方便使用的开发集成环境。

4.硬件描述语言HDL(Hardware Des cription Language)的发展为复杂电子系统设计提供了建立各种硬件模型的工作媒介。它的描述能力和抽象能力强，给硬件电路，特别是半定制大规模集成电路设计带来了重大的变革。目前，用得较多的有已成为IEEE为 STD1076标准的VHDL、IEEE STD 1364标准的Verilog HDL和Altera公司企业标准的AHDL等。

由于HDL的发展和标准化，世界上出现了一批利用HDL进行各种集成电路功能模块专业设计的公司。其任务是按常用或专用功能，用HDL来描述集成电路的功能和结构，并经过不同级别的验证形成不同级别的IP内核模块，供芯片设计人员装配或集成选用。

IP（Intellectual Property）内核模块是一种预先设计好的甚至已经过验证的具有某种确定功能的集成电路、器件或部件。它有几种不同形式。IP内核模块有行为（behavior）、结构（structure）和物理（physical）3级不同程度的设计，对应有主要描述功能行为的“软IP内核(soft IP core)”、完成结构描述的“固IP内核(firm IP core)”和基于物理描述并经过工艺验证的“硬IP内核(hard IP core)”3个层次。这相当于集成电路（器件或部件）的毛坯、半成品和成品的设计技术。

软IP内核通常是用某种HDL文本提交用户，它已经过行为级设计优化和功能验证，但其中不含有任何具体的物理信息。据此，用户可以综合出正确的门电路级网表，并可以进行后续结构设计，具有最大的灵活性，可以很容易地借助于EDA综合工具与其他外部逻辑电路结合成一体，根据各种不同的半导体工艺，设计成具有不同性能的器件。可以商品化的软IP内核一般电路结构总门数都在5000门以上。但是，如果后续设计不当，有可能导致整个结果失败。软IP内核又称作虚拟器件。

硬IP内核是基于某种半导体工艺的物理设计，已有固定的拓扑布局和具体工艺，并已经过工艺验证，具有可保证的性能。其提供给用户的形式是电路物理结构掩模版图和全套工艺文件，是可以拿来就用的全套技术。

固IP内核的设计深度则是介于软IP内核和硬IP内核之间，除了完成硬IP内核所有的设计外，还完成了门电路级综合和时序仿真等设计环节。一般以门电路级网表形式提交用户使用。

TI，Philips和Atmel等厂商就是通过Intel授权，用其MCS51的IP内核模块结合自己的特长开发出有个性的与Intel MCS51兼容的单片机。

常用的IP内核模块有各种不同的CPU(32/64位CISC/RISC结构的CPU或8/16位微控制器/单片机，如8051等)、32/64位DSP（如320C30）、DRAM、SRAM、EEPROM、Flashmemory、A/D、D/A、MPEG/JPEG、USB、PCI、标准接口、网络单元、编译器、编码/解码器和模拟器件模块等。丰富的IP内核模块库为快速地设计专用集成电路和单片系统以及尽快占领市场提供了基本保证。

5.软件技术的进步，特别是嵌入式实时操作系统EOS(Embedded Operation System）的推出，为开发复杂嵌入式系统应用软件提供了底层支持和高效率开发平台。EOS是一种功能强大、应用广泛的实时多任务系统软件。它一般都具有操作系统所具有的各种系统资源管理功能，用户可以通过应用程序接口API调用函数形式来实现各种资源管理。用户程序可以在EOS的基础上开发并运行。它与通用系统机中的OS相比，主要有系统内核短小精悍、开销小、实时性强和可靠性高等特点。完善的EOS还提供各种设备的驱动程序。为了适应网络应用和Internet应用。还可以提供TCP/IP协议支持。目前流行的EOS有3Com公司的Palm OS、Microsoft公司的Windows CE和Windows NT Embedded4.0、日本东京大学的Tron和各种开放源代码的嵌入式Linux以及国内开发成功的凯思集团的Hopen OS和浙江大学的HBOS。

转贴于 二、嵌入式系统设计方法的变化

过去擅长于软件设计的编程人员一般对硬件电路设计“敬而远之”，硬件设计和软件设计被认为是性质完全不同的技术。

随着电子信息技术的发展，电子工程出身的设计人员，往往还逐步涉足软件编程。其主要形式是通过微控制器（国内习惯称作单片机）的应用，学会相应的汇编语言编程。在设计规模更大的集散控制系统时，必然要用到已普及的PC机，以其为上端机，从而进一步学习使用Quick BASIC，C，C++，VC和VB等高级语言编程作系统程序，设计系统界面，通过与单片机控制的前端机进行多机通信构成集中分布控制系统。

软件编程出身的设计人员则很少有兴趣去学习应用电路设计。但是，随着计算机技术的飞速发展，特别是硬件描述语言HDL的发明，系统硬件设计方法发生了变化，数字系统的硬件组成及其行为完全可以用HDL来描述和仿真。在这种情况下，设计硬件电路不再是硬件设计工程师的专利，擅长软件编程的设计人员可以借助于HDL工具来描述硬件电路的行为、功能、结构、数据流、信号连接关系和定时关系，设计出满足各种要求的硬件系统。

EDA工具允许有两种设计输入工具，分别适应硬件电路设计人员和软件编程人员两种不同背景的需要。让具有硬件背景的设计人员用已习惯的原理图输入方式，而让具有软件背景的设计人员用硬件描述语言输入方式。由于用HDL描述进行输入，因而与系统行为描述更接近，且更便于综合、时域传递和修改，还能建立独立于工艺的设计文件，所以，擅长软件编程的人一旦掌握了HDL和一些必要的硬件知识，往往可以比习惯于传统设计的工程师设计出更好的硬件电路和系统。所以，习惯于传统设计的工程师应该学会用HDL来描述和编程。

三、嵌入式系统设计的3个层次

嵌入式系统设计有3个不同层次。

1.第1层次：以PCB CAD软件和ICE为主要工具的设计方法。

这是过去直至现在我国单片机应用系统设计人员一直沿用的方法，其步骤是先抽象后具体。

抽象设计主要是根据嵌入式应用系统要实现的功能要求，对系统功能细化，分成若干功能模块，画出系统功能框图，再对功能模块进行硬件和软件功能实现的分配。

具体设计包括硬件设计和软件设计。硬件设计主要是根据性能参数要求对各功能模块所需要使用的元器件进行选择和组合，其选择的基本原则就是市场上可以购买到的性价比最高的通用元器件。必要时，须分别对各个没有把握的部分进行搭试、功能检验和性能测试，从模块到系统找到相对优化的方案，画出电路原理图。硬件设计的关键一步就是利用印制板(PCB)计算机辅助设计(CAD)软件对系统的元器件进行布局和布线，接着是印制板加工、装配和硬件调试。

工作量最大的部分是软件设计。软件设计贯穿整个系统的设计过程，主要包括任务分析、资源分配、模块划分、流程设计和细化、编码调试等。软件设计的工作量主要集中在程序调试，所以软件调试工具就是关键。最常用和最有效的工具是在线仿真器(ICE)。

2.第2层次：以EDA工具软件和EOS为开发平台的设计方法。

随着微电子工艺技术的发展，各种通用的可编程半定制逻辑器件应运而生。在硬件设计时，设计师可以利用这些半定制器件，逐步把原先要通过印制板线路互连的若干标准逻辑器件自制成专用集成电路(ASIC)使用，这样，就把印制板布局和布线的复杂性转换成半定制器件内配置的复杂性。然而，半定制器件的设计并不需要设计人员有半导体工艺和片内集成电路布局和布线的知识和经验。随着半定制器件的规模越来越大，可集成的器件越来越多，使印制板上互连器件的线路、装配和调试费用越来越少，不仅大大减少了印制板的面积和接插件的数量，降低了系统综合成本，增加了可编程应用的灵活性，更重要的是降低了系统功耗，提高了系统工作速度，大大提高了系统的可靠性和安全性。

这样，硬件设计人员从过去选择和使用标准通用集成电路器件，逐步转向自己设计和制作部分专用的集成电路器件，而这些技术是由各种EDA工具软件提供支持的。

半定制逻辑器件经历了可编程逻辑阵列PLA、可编程阵列逻辑PAL、通用阵列逻辑GAL、复杂可编程逻辑器件CPLD和现场可编程门阵列FPGA的发展过程。其趋势是集成度和速度不断提高，功能不断增强，结构趋于更合理，使用变得更灵活和方便。

设计人员可以利用各种EDA工具和标准的CPLD和FPGA等，设计和自制用户专用的大规模集成电路。然后再通过自下而上的设计方法，把用半定制器件设计自制的集成电路、可编程外围器件、所选择的ASIC与嵌入式微处理器或微控制器在印制板上布局、布线构成系统。

3.第3层次：以IP内核库为设计基础，用软硬件协同设计技术的设计方法。

20世纪90年代后，进一步开始了从“集成电路”级设计不断转向“集成系统”级设计。目前已进入单片系统SOC（System on a chip）设计阶段，并开始进入实用阶段。这种设计方法不是把系统所需要用到的所有集成电路简单地二次集成到1个芯片上，如果这样实现单片系统，是不可能达到单片系统所要求的高密度、高速度、高性能、小体积、低电压、低功耗等指标的，特别是低功耗要求。单片系统设计要从整个系统性能要求出发，把微处理器、模型算法、芯片结构、外围器件各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，并通过建立在全新理念上的系统软件和硬件的协同设计，在单个芯片上完成整个系统的功能。有时也可能把系统做在几个芯片上。因为，实际上并不是所有的系统都能在一个芯片上实现的；还可能因为实现某种单片系统的工艺成本太高，以至于失去商业价值。目前，进入实用的单片系统还属简单的单片系统，如智能IC卡等。但几个著名的半导体厂商正在紧锣密鼓地研制和开发像单片PC这样的复杂单片系统。

单片系统的设计如果从零开始，这既不现实也无必要。因为除了设计不成熟、未经过时间考验，其系统性能和质量得不到保证外，还会因为设计周期太长而失去商业价值。

为了加快单片系统设计周期和提高系统的可靠性，目前最有效的一个途径就是通过授权，使用成熟优化的IP内核模块来进行设计集成和二次开发，利用胶粘逻辑技术GLT（Glue Logic Technology），把这些IP内核模块嵌入到SOC中。IP内核模块是单片系统设计的基础，究竟购买哪一级IP内核模块，要根据现有基础、时间、资金和其他条件权衡确定。购买硬IP内核模块风险最小，但付出最大，这是必然的。但总的来说，通过购买IP内核模块不仅可以降低开发风险，还能节省开发费用，因为一般购买IP内核模块的费用要低于自己单独设计和验证的费用。当然，并不是所需要的IP内核模块都可以从市场上买得到。为了垄断市场，有一些公司开发出来的关键IP内核模块（至少暂时）是不愿意授权转让使用的。像这样的IP内核模块就不得不自己组织力量来开发。

这3个层次各有各的应用范围。从应用开发角度看，在相当长的一段时间内，都是采用前2种方法。第3层次设计方法对一般具体应用人员来说，只能用来设计简单的单片系统。而复杂的单片系统则是某些大的半导体厂商才能设计和实现的，并且用这种方法实现的单片系统，只可能是那些广泛使用、具有一定规模的应用系统才值得投入研制。还有些应用系统，因为技术问题或商业价值问题并不适宜用单片实现。当它们以商品形式推出相应单片系统后，应用人员只要会选用即可。所以，3个层次的设计方法会并存，并不会简单地用后者取代前者。 初级应用设计人员会以第1种方法为主；富有经验的设计人员会以第2种方法为主；很专业的设计人员会用第3种方法进行简单单片系统的设计和应用。但所有的设计人员都可以应用半导体大厂商推出的用第3种方法设计的专用单片系统。

结束语

第7篇：集成电路设计步骤范文

【关键词】EDA技术；层次性；教学探索

0 引言

随着电子科技的发展，集成电路在信息产业中越来越受到重视，集成电路设计业逐渐发展成为一门科学。随着社会的发展，对于集成电路的设计也有更高的要求，包括对于每个设计步骤进行验证以及IP核的复用等，因此，灵活掌握集成电路设计基础的EDA技术，已成为各高校电子、电信、通信等本科专业的课程要求。该门课程的显著特点是应用性强，要求学生更多地参与到实践当中，而对于培养应用型人才的三本院校而言，则要在此基础上提高学生的动手能力。本文根据三本院校的特点、当前EDA设计现状以及多年来从事EDA教学经验，在EDA课程的教学过程中对于分层次的教学方法进行了实践和探索。

1 EDA当前的教授情况

当前电子信息技术飞速发展，电子科学技术、电子信息工程等相关的电子类专业已经在各个高校广泛开展，而EDA作为电子设计类中的一门重要学科，在各大院校的课程设置中基本普及。目前，三本院校中对于课程安排的课时较少，学生实践不够，对于EDA技术的掌握和运用情况不够深入，在毕业设计中也很少体现。EDA技术是在模拟电子技术、数字电子技术知识的基本上进行学习的一门课程，而三本院校的学生专业基础相对薄弱，对于理论知识的理解有一定的难度，因此对于同样要求的理论知识所花费的时间相对较多，则动手实践的时间必然减少。虽然三本院校的学生对于动手实践的兴趣比较浓厚，但是当前的验证性实验较多，使学生无法保持热情，而创新性实验对于基础不牢固的同学来说比较困难，不能充分提高学生的主动性[1]。

2 EDA分层次教学探索

本校课程的设置和讲授以应用性为主导，当前EDA课程的安排为64学时，并且配备两周的课程设计，内容安排比较丰富，学生在模电、数电方面的知识相对来说比较薄弱，动手能力不够，根据以上情况，对于EDA课程进行分层次教学方法的探讨，课程教授过程中主要在两个方面体现出层次性：一方面，是对于基础和理论知识的讲授，另一方面，体现在实验和课程设计等操作的练习。

2.1 理论知识的层次性

EDA课程中的理论知识在讲解的过程中采用由浅入深的层次方法，将理论知识归结为EDA技术介绍、可编程逻辑器件基础知识、硬件描述语言的基本语法知识三部分。为了提高学生学习EDA课程的兴趣，并起到扩大学生知识面的效果，EDA技术介绍环节用较生动的例子代替枯燥难以理解的概念，介绍EDA领域的电子比赛，如飞思卡尔智能车大赛等，并向学生推荐好的技术交流论坛，为了让学生了解EDA技术的发展历史及现状，讲解时介绍在EDA领域掌握最先进技术的公司及其产品；在讲解可编程逻辑器件基础知识时考虑到基本结构知识的比较枯燥难以理解，因此结合数字电路的知识讲解可编程逻辑器件的基本结构与-或阵列，更接近学生所学知识，使学生对于芯片的应用有整体的把握；对于硬件描述语言知识的讲解要深入透彻，而硬件描述语言是以简单的数电模块为例进行程序的编写，为了让学生对于硬件描述语言尽快地熟悉，需对常用的模块多路选择器、触发器、编码器、译码器、计数器等进行复习，使学生对于这些模块的工作原理非常熟悉，然后以具体实例分析编程中涉及的语法知识，通过这个过程学生能够掌握硬件描述语言的基本语法知识，但对于进一步编写程序还需通过多加练习才能提高。总体来说EDA课程理论知识的讲授可以分为了解性的、理解性的、具体掌握并应用的，通过上述层层递进的过程，使学生能够较好地掌握本门课程的理论知识，并为动手实践操作做充分的准备。

2.2 实验的层次性

由于EDA课程的特殊性，实验操作的层次性又体现在两个方面：从实验实现过程的层次性上可以分为软件仿真、硬件验证、综合设计三个部分，从实验的难度上可以分为基本模块的验证性实验，具有实际意义简单设计性实验以及综合性实验。

EDA实验的过程主要包括软件集成环境QuartusⅡ中的仿真、引脚配置和程序的下载验证，为了满足每个学生都能够动手操作，将软件仿真部分的实验安排在机房中进行，这样学生可以充分练习并且调试程序，主要包括8个实验，1个熟悉操作环境及流程实验，1个原理图实验，3个编写程序实现简单模块实验，1个LPM模块练习实验，2个状态机实验[2]，在此实验过程中学生要学会原理图和源程序两种输入方式，学会调试编译过程中出现的各种错误，并且学会建立并分析仿真波形，通过仿真结果判断输入并进行修改、调试。在此基础上安排学生到实验室进行实验箱的操作，首先要讲解实验箱中所有的硬件资源，要求学生在编写程序时充分考虑现有的硬件资源，然后进行引脚的配置、硬件的连接及程序的下载。在此基础上安排一些将多个模块组合到一起的综合性设计，并将软件仿真、硬件实现的整个流程进行整体的操作，从而锻炼学生的综合设计并提高实验操作的熟练程度。

为了让学生学习EDA技术时保持轻松、愉快且自信的态度，实验内容安排让学生先做加法器、多路选择器、编码器、译码器、七段数码管、十进制计数器等基本的模块，做完之后让学生分析实验结果，找出实验中的优缺点，然后再给学生讲解，随后安排学生做具有实际意义的投票表决器、60进制计数器、多路LED灯控制器等电路模块，此类模块需学生根据已有的硬件语言和数字电路的知识进行设计来实现，最后安排的实验是针对部分学习能力较强、对此门课程感兴趣的同学进行的，包括具有简单控制开管的数字时钟、数字秒表、多路抢答器等题目[3-5]。

在完成以上实验的基础上安排学生进行课程设计，针对大多数三本学生知识基础较薄弱的特点，EDA课程设计的题目是根据学生平时表现相应拟定的，对于底子特别弱的学生，将平时练习的内容加以修改并略微提升难度，对于程度中等的学生则给与常用课程设计题目，对于程度特别好的学生，则根据竞赛内容并适当修改拟定题目，以提高学生的综合设计能力。课程设计结束时要求所有的学生都能够做出最终结果，避免出现分小组只有单个学生练习，其他多数成员都不参与的情况。

3 EDA教学的发展趋势

通过在本校学生中实行分层次教学的方法，EDA课程的教授收到了较好的效果，学生学习此门课程的兴趣很高，并且能够很好地锻炼动手能力，在学生找工作的过程中也能够起到很好的促进作用。EDA教学的改革和探索在不断地进行，以后会更多地增加实训和操作的内容，并且结合各种电子类的比赛主题和市场的需求，在不远的将来，EDA技术的广泛应用也许此门课程将以完全实际操作以及主题项目的形式进行授课。

【参考文献】

[1]陈李胜.三本院校EDA课程改革探索[J].科教文汇，2010（1）.

[2]张惠国，潘启勇，等.EDA课程层入式教学及实验平台建设[J].常熟理工学院学报（教育科学），2011.12（12）.

[3]李曙峰，冀云.EDA课程教学改革探索[J].科技向导，2011（23）.

第8篇：集成电路设计步骤范文

【关键词】传感器；单片机；分布式测温

1.引言

随着现代科学技术的飞速发展，特别是大规模集成电路设计技术的发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向，而采用新型数字温度传感器大大方便了系统的设计。数字温度传感器DS18B20具有独特的单总线接口，仅需要占用一个通用I/0端口即可完成与微处理器的通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，可以通过单跳数据线就可以和主电路连接。

2.整体设计

整个系统是由单片机控制的，要能够实现接收传感器的数据并将所接受的数据显示出来，可以从键盘输入命令，系统根据所键入的命令，选择对应的传感器，并经过驱动电路驱动温度显示。设计一种可实现的，方便的单片机监控系统，实现多点温度测量和显示的任务。

图1 AT89C51的硬件结构图

3.硬件选择

3.1 传感器的选择

传感器DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型温度传感器。DS18B20的最大优点是采用了单总线的数据传输，由数字温度传感器DS18B20和单片机AT89C51构成的测度装置，可以直接输出温度的数字信号到微控制器。每个DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件，这样一条总线上可挂接多个DS18B20传感器，实现多点温度测量。DS18B20传感器有如下特点：

（1）单总线接口，可方便地实现多点测温。

（2）每一个芯片都有唯一的一个64位光刻的ROM注册码，家族码为28H。

（3）无需外部器件，可通过数据线供电，电源电压范围：3.0V～5.0V。

（4）以此作为检测元件，测温范围是-55℃ ～+125℃，在-10～+85℃范围内，测量精度可达±0.5℃。

（5）分辨率为可编程的9～12位（包括一位符号位），对应的可分变温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。

（6）DS18B20的转换时间与所设定的分辨率有关。当设定为9位时，最大转换时间为93.75ms，当设定为12位时，最大转换时间为750ms。

（7）温度数据有2个字节组成。

（8）内部含有EEPROM，其报警上下限温度值和设定的分辨率在掉电的情况下不丢失。

3.2 单片机的选择

本课题选用的控制模块是AT89C51单片机，AT89C51单片机是一种低电压，低功耗，高性能的8位FLASH单片机。单片机的特点是体积小，功能强，可靠性高，功耗低，价格低廉，片内含有2Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器，并且可以兼容标准MCS-51系列单片机的指令系统。

4.系统的硬件设计

系统的硬件电路如图所示，主要是以AT89C51单片机为核心的控制部分，由四个DS18B20温度传感器，LED数码管显示，键盘，复位电路，报警电路等部分组成。

4.1 测温电路设计

我们设计的是分布式测温系统，要用到多个DS18B20温度传感器，采集的温度数据众多，首先要弄清楚传感器的序列号，以便准确、有效地对每个温度进行寻址。每个传感器都有唯一的64位产品序列号。由温度传感器DS18B20采集的被测对象的数据，不用经过A/D转换，可以直接传给AT89C51单片机，由单片机的P3.7口作为数据的输入端口，在AT89C51单片机内有4KB闪烁可擦除、可编程的只读存储器，128B的数据存储空间，可直接推动LED数码管显示数据。DS18B20由VCC提供电源，连接一个4.7K的上拉电阻，传感器的DQ脚直接连接到单片机的P1.0口。温度测量部分的电路就连接好了。图2为DS18B20与单片机的连接电路图。

图2 DS18B20与单片机的连接电路图

4.2 键盘部分电路

通过键盘键入要显示的测量点的传感器的序列号，当其中一个按键被按下时，INT0就会接收到一个负脉冲信号，单片机的外部中断会被激活，我们会检测到P0～P3口的信号跳变，从而确定是那个按键被按下。当单片机接受到具体的中断信号时，就会读取在初始化时已经按序列号编码的对应序列号的DS18B20传感器中的温度数据，完成温度数据的对应读取。

4.3 显示电路

该部分电路主要使用了移位寄存器芯片74LA164和七段数码管。单片机通过I2C总线将要显示的数据信号传送到移位寄存器芯片74LS164寄存起来，再由移位寄存器控制数码管的显示，从而实现移位寄存点亮数码管，数码管显示所接收的数据。

4.4 报警电路的实现

当所测量的温度值达到所设定温度的上下限时，所接受的信号可触发蜂鸣器实现报警功能。单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声，选择了压电式蜂鸣器。图3为报警电路电路图。

图3 报警电路电路图

5.系统的软件设计

本课题的系统软件设计主要是在单片机的控制下完成多点温度的测量，并将温度值显示，超过上下限温度值报警的功能。要实现系统的各种功能必须经过以下几个步骤：传感器DS18B20采集的各点的温度信号传递给单片机，在键盘的键入选择下，显示所指定编号的传感器的温度值，并将温度值通过数码管显示出来，若温度超过所设定的上下限范围则驱动蜂鸣器，发出报警。

5.1 主程序

主程序的主要功能是负责温度的实时显示，读出并处理DS18B20测量的温度值，测量每1s进行一次，当系统初始上电时，单片机必须找出总线上所有传感器的ROM代码，这样单片机就能够判断出传感器的数目和类型。

5.2 读出温度子程序

读出温度子程序主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需要进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。DS18B20的读时序分读0时序和读1时序两个过程。读时序是主机先把单总线拉低，之后的15us内必须释放单总线，以便将数据传送到单总线上。

5.3 显示电路程序设计

我们所设计的系统能接收到温度信号，还要将温度信号显示出来。对于输入的温度信号的显示是用了移位寄存器芯片74LS164。当串行输入端任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0为低电平。当串行输入端有一个为高电平时，则另一个就允许数据输入，并在CLOCK上升沿作用下决定Q0的状态。

参考文献

[1]李光飞，楼然苗，胡佳文.单片机课程设计实例指导[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004（1）：34-50.

[2]马家辰.MCS-51单片机原理及接口技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社：1997：100-120.

[3]郁有文，常健，程继红.传感器原理及工程应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2003：15-23.

[4]余成波，胡新宇，赵勇.传感器与自动检测技术[M]：北京：高等教育出版社，2004：35-45.

[5]杭和平，杨芳，谢飞.单片机原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2008：155-169.

[6]黄维翼，眭碧霞.单片机应用与项目实践[M].北京：清华大学出版社，2010：4-15.

第9篇：集成电路设计步骤范文

可以说,浪潮的高端多路服务器战略恰逢其时。在4路服务器上的积累也给浪潮进军更高端的多路服务器提供了技术积累。在2009年,应用的转变让多路服务器市场迎来了复兴。此时进军多路服务器市场,有望让国产服务器的技术水平再上一个台阶。

多路服务器复兴

多路服务器,尤其是8到16路的服务器,一度被视为可以与小型机争夺市场的产品。然而,从2006年开始,随着处理器核心数量的增加,以及集群系统被广泛应用,多路服务器一度受到冷遇。采用更多核心的处理器,并用单路或双路的刀片组成集群系统,似乎比直接采用多路服务器更合适。

不过,随着客户应用范围的不断扩大,多路服务器的需求又有增长的趋势。同时,虚拟化开始得到广泛应用也给高端多路服务器带来了新的机遇。

中国计算机学会副理事长郑纬民教授在表示,多路服务器一方面具备很高的计算速度,另一方面可以共享更大的内存,在数据库等应用方面优势明显。特别是未来的云计算,更适合应用多路服务器来进行部署,应用前景非常广阔。

浪潮集团高级副总裁王恩东表示,浪潮此次下线的第10000台4路服务器型号为NF560D2,它的性能、可靠性方面都有优秀表现。

王恩东介绍,从客户应用来看,4路服务器主要用作OLTP和OLAP平台,应用类型与高端多路服务器相同。金融、电信等关键行业是高端多路服务器核心市场。从另一角度来看,4路服务器与高端多路服务器在应用、行业和产品属性上都有相通之处,属于入门级多路服务器,与高端多路服务器相比,差别在于层次和规模。

从4路展开的蓝图

长期以来,多路服务器市场一直是IBM、惠普、Sun的天下。

郑纬民表示,4路服务器是多路服务器开发的一个关键步骤。在单路、2路系统中,技术实现相对容易。但是,从4路系统开始,高速的互联问题、Cache一致性的问题都会出现。积累了这方面的经验,再研发8路服务器就快了。