3、微电子设计：从多视角到全流程解析

微电子设计：从多视角到全流程解析

1. 微电子设计的多元视角

1.1 不同类型单元的组合设计

在全定制集成电路（IC）设计中，标准单元、宏单元、兆单元和手工布局各有优缺点，因此常将它们组合使用。例如在微计算机中，数据路径可能采用手工布局，数据随机存取存储器（RAM）和程序只读存储器（ROM）作为宏单元生成，控制器则是通过自动综合得到的标准单元网络，而早期设计的串行接口可作为兆单元复用。基于单元的设计，平均每天约能实现 15 到 20 个门等效（GE）。如今，原理图输入主要用于库中没有的功能或无法自动综合的情况，在模拟电路设计中仍不可或缺。

1.2 自动电路综合

1.2.1 自动综合概述

自动电路综合的起始点是对整个芯片或其中主要子块的形式化描述，通常使用硬件描述语言（HDL）如 VHDL 或 SystemVerilog 编写，类似软件代码。综合过程的输出是门级网表，它是布局布线（P&R）或配置现场可编程逻辑（FPL）设备的起始点。

1.2.2 逻辑综合

逻辑综合用于生成组合网络和简单的有限状态机（FSM）。综合工具接受由逻辑运算符（如非、与、或、异或等）构建的逻辑方程、真值表、状态图等。逻辑综合和优化的自动工具已在电子设计自动化（EDA）流程中得到广泛应用。

1.2.3 寄存器传输级（RTL）综合

RTL 综合将整个电路视为由存储元件（寄存器和可能的 RAM）通过组合构建块连接而成的网络。行为规范不再局限于简单逻辑操作，还包括算术函数（如比较、加减乘除）、字符串操作（如连接）、数组、枚举类型等。综合过程从存储电路状态的寄存器开始，然后