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微電子技術(shù)的設(shè)計(jì)
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微電子技術(shù) -設(shè)計(jì)
微電子系統(tǒng)和電路的設(shè)計(jì)概念，與分立元件電路的設(shè)計(jì)概念有原則上的不同。例如，設(shè)計(jì)一個(gè)分立元件電路,常常要考慮節(jié)省有源元件,使系統(tǒng)的功耗、體積、成本下降。但對(duì)超大規(guī)模集成電路，增加晶體管數(shù)目往往并不會(huì)增加很多麻煩，可通過(guò)版圖來(lái)實(shí)現(xiàn)，其他工序并不增加。但是，由于空間的限制，布線(xiàn)問(wèn)題卻十分突出，必須盡量減少連線(xiàn)。
微電子系統(tǒng)和電路的設(shè)計(jì)必須緊密聯(lián)系器件、版圖、工藝制造等整個(gè)過(guò)程來(lái)統(tǒng)一考慮。實(shí)際上，系統(tǒng)、電路、器件、測(cè)試圖案和版圖是結(jié)合工藝條件一起設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)不僅要求功能正確、性能好、可靠性有保證，而且要盡量使芯片面積減小。微電子集成芯片一經(jīng)制出就無(wú)法調(diào)試。調(diào)試工作包括校核、優(yōu)化等，必須在設(shè)計(jì)過(guò)程中由軟件來(lái)執(zhí)行。
集成系統(tǒng)或電路芯片一般是大批量生產(chǎn)的，所以，設(shè)計(jì)的好壞影響極大。為此，微電子系統(tǒng)或電路要依靠計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行設(shè)計(jì)。除了研究邏輯、電路、時(shí)序、工藝、器件和版圖等各項(xiàng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序以外，把這些程序結(jié)合在一起，加入各步的校核和優(yōu)化程序，用一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)和管理系統(tǒng)來(lái)指揮執(zhí)行，也就是組成一個(gè)大規(guī)模或超大規(guī)模集成的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)全部自動(dòng)化。現(xiàn)代超大規(guī)模集成和大規(guī)模集成按設(shè)計(jì)方法可分為大批量生產(chǎn)的常用電路和按用戶(hù)需要設(shè)計(jì)的定制集成電路兩大類(lèi)。前一類(lèi)產(chǎn)品如存儲(chǔ)器、微處理機(jī)等需要量大，產(chǎn)值很高，需要十分精細(xì)的設(shè)計(jì)，力求面積最小，性能最好，而成品率又最高。在這類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中迄今仍有許多人工介入，各類(lèi)計(jì)算機(jī)程序主要是輔助。后一類(lèi)產(chǎn)品用量較小，制造成本、芯片面積往往不是主要的，而設(shè)計(jì)和制造周期及其成本則是主要的。邏輯電路有三種設(shè)計(jì)方法。
①母片法：
由工廠(chǎng)設(shè)計(jì)含有一定數(shù)量(幾百以至幾千)的門(mén)電路或觸發(fā)器等單元電路，排成陣列。芯片中所有單元尺寸全部一致，芯片大小對(duì)一定的型號(hào)也是固定的。陣列周?chē)�設(shè)計(jì)有一定數(shù)量的輸入輸出電路或其他接口電路，陣列間設(shè)定了一定的布線(xiàn)通道。用戶(hù)(或委托廠(chǎng)家)可以按需要選定特定型號(hào)的芯片，然后利用布線(xiàn)程序選定單元并進(jìn)行布線(xiàn)，以取得具有所需功能的集成電路芯片。只需按用戶(hù)實(shí)際需要進(jìn)行布線(xiàn)設(shè)計(jì)和制作特定的版，所以，這種電路也叫作半用戶(hù)電路。由于用戶(hù)設(shè)計(jì)是以已有的基本陣列芯片為基礎(chǔ)的，這種設(shè)計(jì)方法叫作母片法。通常的門(mén)陣列芯片就是按這種方法設(shè)計(jì)的。
②多元胞法：
其單元可以是有一定數(shù)量的門(mén)、觸發(fā)器和其他功能塊，版圖存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。芯片中單元結(jié)構(gòu)及其排布有一定的規(guī)則，如單元寬度必須相同，長(zhǎng)度可以任意，必須按行排列，引線(xiàn)頭分別在單元的一側(cè)或兩側(cè)等。這些規(guī)定都是為了簡(jiǎn)化布線(xiàn)。人們可以根據(jù)用戶(hù)的需要，調(diào)用庫(kù)中的各種單元和功能塊，然后利用程序進(jìn)行布局和布線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)最后的芯片設(shè)計(jì)。多元胞法的設(shè)計(jì)靈活性顯然比母片法高。芯片上沒(méi)有空余單元,所以,芯片利用率也比一般門(mén)陣列要高。
③任意元胞法(積木塊法)：
此法對(duì)單元沒(méi)有形狀大小的限制，因而靈活性和芯片利用率更高。但布局、布線(xiàn)的算法更復(fù)雜，實(shí)際上還處于研究階段。
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