13、集成电路设计中的标准单元与门阵列技术解析

集成电路设计中的标准单元与门阵列技术解析

在集成电路（IC）设计领域，有多种技术和方法可供选择，以满足不同的应用需求。本文将深入探讨标准单元和门阵列技术，包括它们的特点、设计过程以及各自的优缺点。

1. 原始设备制造商（OEM）与IC供应商的接口

OEM与IC供应商在芯片制造过程中有着不同的参与程度。供应商需要参与到芯片制造的最终环节，如掩膜制作、硅片制造、封装和测试等。而OEM则希望在将设计交给供应商制造之前，尽可能多地完成芯片设计工作。CAD成本和OEM自身的能力会影响双方在设计过程中的分工决策。

供应商的标准单元库中的硅级精确细节通常是其知识产权，不会提供给OEM。OEM通常只能获取有限的技术数据（LTD），包括每个单元的尺寸和性能等信息，但不包含其确切的内部几何细节。而完整的技术数据（FTD）则包含了单元的所有几何细节，只有在特定的保密协议下，大型OEM公司才有可能获得，以便设计与供应商标准单元兼容的特殊单元，但这种情况并不常见。

2. 软单元架构

固定标准单元在性能方面存在一定的局限性，特别是在每个单元的扇出能力上。与现成的标准IC不同，为每个标准单元提供高扇出能力会极大地浪费硅片面积，因为芯片上的大多数单元并不需要这种能力。为了解决这个问题，可以采用以下两种方法：
- 提供多种硬单元设计版本 ：在单元库中提供同一硬单元设计的多个版本，例如，某供应商列出了NAND、NOR等门的三种变体，单元宽度比为1:1.33:2.33，以提供不同的单元强度。
- 使用软单元 ：允许CAD系统在一定范围内修改硅片布局，通过改变p沟道和n沟道器件的面