數(shù)字IC前端后端的區(qū)別？

數(shù)字字IC就是傳遞、加工、處理數(shù)字信號(hào)的IC，是近年來(lái)應(yīng)用廣、發(fā)展快的IC品種，可分為通用數(shù)字IC和專用數(shù)字IC。

數(shù)字前端以設(shè)計(jì)架構(gòu)為起點(diǎn)，以生成可以布局布線的網(wǎng)表為終點(diǎn)；是用設(shè)計(jì)的電路實(shí)現(xiàn)想法；其中北橋芯片起著主導(dǎo)性的作用，也稱為主橋(HostBridge)。主要包括：基本的RTL編程和，前端設(shè)計(jì)還可以包括IC系統(tǒng)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證(verification)、綜合、STA、邏輯等值驗(yàn)證 (equivalence check)。其中IC系統(tǒng)設(shè)計(jì)難掌握，它需要多年的IC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和熟悉那個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，就像軟件行業(yè)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)一樣，而RTL編程和軟件編程相當(dāng)。

數(shù)字后端以布局布線為起點(diǎn)，以生成可以可以送交foundry進(jìn)行流片的GDS2文件為終點(diǎn)；知道了兩者的區(qū)別，我們發(fā)現(xiàn)，Quality的問(wèn)題解決方法往往比較直接，設(shè)計(jì)和制造單位在產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)后，通過(guò)簡(jiǎn)單的測(cè)試，就可以知道產(chǎn)品的性能是否達(dá)到SPEC的要求，這種測(cè)試在IC的設(shè)計(jì)和制造單位就可以進(jìn)行。是將設(shè)計(jì)的電路制造出來(lái)，在工藝上實(shí)現(xiàn)想法。主要包括：后端設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單說(shuō)是P&R，像芯片封裝和管腳設(shè)計(jì)，floorplan，電源布線和功率驗(yàn)證，線間干擾的預(yù)防和修 正，時(shí)序收斂，自動(dòng)布局布線、STA，DRC，LVS等，要求掌握和熟悉多種EDA工具以及IC生產(chǎn)廠家的具體要求。

IC常見(jiàn)的問(wèn)題

EM (electron migration，電子遷移)

“電子遷移”是50年代在微電子科學(xué)領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)的一種從屬現(xiàn)象，指因電子的流動(dòng)所導(dǎo)致的金屬原子移動(dòng)的現(xiàn)象。因?yàn)榇藭r(shí)流動(dòng)的“物體”已經(jīng)包括了金屬原子，所以也有人稱之為“金屬遷移”。在電流密度很高的導(dǎo)體上，電子的流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生不小的動(dòng)量，這種動(dòng)量作用在金屬原子上時(shí)，就可能使一些金屬原子脫離金屬表面到處流竄，結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致原本光滑的金屬導(dǎo)線的表面變得凹凸不平，造成性的損害。這種損害是個(gè)逐漸積累的過(guò)程，當(dāng)這種“凹凸不平”多到一定程度的時(shí)候，就會(huì)造成IC內(nèi)部導(dǎo)線的斷路與短路，而終使得IC報(bào)廢。溫度越高，電子流動(dòng)所產(chǎn)生的作用就越大，其徹底破壞IC內(nèi)一條通路的時(shí)間就越少，即IC的壽命也就越短，這也就是高溫會(huì)縮短IC壽命的本質(zhì)原因。不管是在空氣流通的熱帶區(qū)域中，還是在潮濕的區(qū)域中運(yùn)輸，潮濕都是顯著增加電子工業(yè)開(kāi)支的原因。

NBTI 、HCI、TDDB

這三個(gè)效應(yīng)都跟MOSFET (metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, 金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管) 原理有關(guān)。

罪魁禍?zhǔn)?： SiOHSiOH

MOSFET原理是一個(gè)門極(Gate)靠靜電勢(shì)控制底下的導(dǎo)電溝道深度，電勢(shì)高形成深溝道電流就大，電勢(shì)低溝道消失就不導(dǎo)電了。NBTI、HCI、TDDB這三個(gè)效應(yīng)都跟MOSFET(metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)原理有關(guān)。稍微想深一層就知道這個(gè)門極導(dǎo)電底下的溝道也導(dǎo)電，那就必須中間有個(gè)絕緣介質(zhì)把他們分開(kāi)，否則就變成聯(lián)通線不是晶體管了。再想深一層就知道這個(gè)絕緣介質(zhì)的做法是把硅氧化做二氧化硅。而行外人一般想不到的是光二氧化硅還不夠，工程上二氧化硅和基板硅之間附著很差，必須加入Si-H鍵把二氧化硅層拴住。所以實(shí)際上介質(zhì)層和硅之間有一層不是純SiO2SiO2是SiOHSiOH，問(wèn)題由此產(chǎn)生。

數(shù)字IC功能驗(yàn)證

集成電路規(guī)模的飛速增長(zhǎng),使得集成電路功能復(fù)雜度日益提升,一方面為信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了生機(jī)和活力,另一方面也產(chǎn)生了許多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。SM1對(duì)稱密碼算法：一種分組密碼算法，分組長(zhǎng)度為128位，密鑰長(zhǎng)度為128比特。集成電路的功能正確性是這些問(wèn)題和挑戰(zhàn)中的首要考慮因素,必須引起我們足夠的重視。傳統(tǒng)的功能驗(yàn)證主要通過(guò)驗(yàn)證工程師手工編寫(xiě)測(cè)試激勵(lì)來(lái)進(jìn)行,驗(yàn)證效率較為低下。

隨著技術(shù)的發(fā)展,OVM、UVM等先進(jìn)的驗(yàn)證方法被成功引入,擴(kuò)充了驗(yàn)證技術(shù)庫(kù)。需求層面：模擬類產(chǎn)品下游汽車、工業(yè)用途要求以可靠性、安全行為主，偏好性能成熟穩(wěn)定類產(chǎn)品的同時(shí)資格認(rèn)可相對(duì)較為嚴(yán)格，一般不低于一年半。但這些驗(yàn)證方法主要基于信號(hào)層級(jí)或事務(wù)層級(jí)來(lái)進(jìn)行,并沒(méi)有從更高層次的功能點(diǎn)角度去考慮驗(yàn)證問(wèn)題。功能點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化概括、提取和層次分解仍然存在不足,而且測(cè)試激勵(lì)需要人為去進(jìn)行封裝和組織,一定程度加大了驗(yàn)證平臺(tái)搭建難度。為了彌補(bǔ)驗(yàn)證技術(shù)上在功能建模和激勵(lì)自動(dòng)生成上的缺陷,從不同角度去探究新的驗(yàn)證方法,課題組開(kāi)展了相應(yīng)的研究工作。

研究工作和技術(shù)進(jìn)步主要包括以下幾點(diǎn):1、基于集成電路功能特點(diǎn)以及對(duì)功能規(guī)范的分析,針對(duì)集成電路功能驗(yàn)證需求,課題組共同創(chuàng)建了基于功能規(guī)范的功能模型F-M；針對(duì)該功能模型,開(kāi)發(fā)出一套功能模型描述語(yǔ)言,并定義相應(yīng)語(yǔ)法規(guī)則,用以描述數(shù)字系統(tǒng)、IP核等模塊的功能行為。因?yàn)椴捎玫氖菍哟位膽?yīng)用，假如設(shè)計(jì)中的某個(gè)引腳名字需要修改，我們只能修改驅(qū)動(dòng)這個(gè)端口的方法。2、利用語(yǔ)言C/C 編寫(xiě)出解析編譯器P-C,對(duì)上述功能模型語(yǔ)言進(jìn)行解析,自動(dòng)生成激勵(lì)生成器和斷言檢測(cè)器,構(gòu)建出SystemVerilog驗(yàn)證平臺(tái),自動(dòng)產(chǎn)生測(cè)試激勵(lì)。