集成电路设计产业平台项目简介 集成电路设计产业平台项目简介 一、项目申报单位基本情况 **海恒投资控股集团公司作为国家级**经济技术开发区国有资产授权运营管理机构，截至目前总资产达130亿元。旗下拥有海恒股份、公用事业公司、丹霞地产、项目管理公司、明珠物业、香怡物业、索菲特明珠国际大酒店、迎宾馆、国际会展中心、康拜、西伟德、徽园、金源热电、金晶水务等近三十家全资、控股及参股公司，主要经营业务涉及房地产开发、基础设施建设、社区建设、酒店业、会展服务、物业管理、金融产业、旅游产业、环保产业、能源供应等多个领域。海恒集团立足开发区、服务开发区，发展开发区，现已成为开发区企业管理的平台、资本运作的平台、资金融通的平台和入区项目服务平台。 二、项目建设必要性和意义 在集成电路（IC）产业链中，集成电路制造是基础，而集成电路设计是龙头。IC设计是将系统、逻辑与性能的设计要求转化为具体的物理版图的过程，也是一个把产品从抽象的过程一步步具体化、直至最终物理实现的过程。 **是电子信息产业大省，但设计研发力量薄弱。设计研发是集成电路整体产业链条中的关键环节，高风险、高投入、高技术、高产值。其平台建设耗资巨大，一般企业无法自己承担，又缺乏高水平的公共研发平台，很多企业只好跑到**、**等地具备条件的软件园去搞
研发，或是干脆将这一核心业务外包给别的企业。这使得我省集成电路产业大而不强，进一步发展受到局限。 作为全国第三大家电制造基地，目前**市电冰箱、洗衣机占全国产量的20%以上，是全国家电产品种类、品牌集中度最高的地区之一。拥有自主知识产权的集成电路产品是提升整机企业核心竞争力的关键，随着系统级芯片的发展，IC设计研发生产将成为整机企业生存的一个最重要的支点。同时，**省汽车工业规模强劲增长，在全国汽车产业格局中占据着重要的位置。在产业集群化发展趋势的带动下，未来汽车电子产业基地即将形成，从而将有力带动对上游集成电路产品的需求增长。日益旺盛的市场需求将促使我省集成电路设计产业迅速发展。 平台遵循“政府主导、高端引领、公共服务、开放共享”的原则，面向全省转方式调结构、推进集成电路产业发展以及高端设计团队的需求，着眼集成电路领域前沿技术，高起点、高标准规划建设。在软件方面，配备当今最先进EDA设计软件，可以完成数字电路、模拟电路、数模混合等多个设计流程，既满足千万门级的设计需求，同时也可以完成十万门级以下的设计。在硬件方面，配备也非常先进。同时，还将配备业界主流产品的大学计划软件，帮助IC设计人员和在校学生快速提高设计能力和技术水平。 平台的建成，将有效降低IC设计企业的初创成本和经营风险，为集成电路创新团队提供公共设计平台、设计咨询、流程方法学、版图设计、MPW等专业化服务，同时在风险投资、市场开发、项目管理和人才培训等方面提供支持。今后，**IC平台将在技术支撑、人才培训、企业孵化、招商引资、产业聚集等方面开始发挥越来越重要的作用，
中国最具潜力的２０家芯片设计企业 专题特写：《国际电子商情》创刊二十周年系列报道 春华秋实：中国IC设计业走向可持续发展之路 ? 《国际电子商情》伴随着中国电子产业飞速发展已经走过了整整二十个不平凡的春秋，我们热切的目光也一路见证了中国IC设计业从孕育到成长，从星星之火到阵容壮大。今天，我们聚集在创刊20周年庆的舞台上，与20家中国最具代表性的IC设计公司一道，细数回顾饱含酸甜苦辣的发展历程，展现他们创立以来的丰硕成果和未来发展规划，分享业界志士们对产业环境变化的衷心感言。 诚然，中国IC产业在过去十几年取得了巨大的成就，IC设计企业已接近500家，2004年销售收入过亿元人民币的企业达到了16家之多。但是IC企业仍然有很长的路要走，一方面产品市场范围过窄，主要集中于电源管理、信号处理、视频编解码、玩具控制等几个方面，在相当一段时间里仍将提供替代性产品为主；另一方面，企业知识产权的建立与保护机制有待健全和加强。所幸的是，本土IC设计企业已然清醒认识到这些问题，正在向具有自主知识产权、自我良性循环成长的可持续发展之路迈进。 安凯开曼公司 这是一家创办于硅谷、根植于中国的芯片设计公司。成立4年多来，员工总数与设计人员大幅增长，推出多媒体应用处理器(AK3210M、AK3220M)、多媒体协处理器(A2、A6)两条产品主线，并提供多媒体手机、个人媒体播放器、无线监控、车载电话等完整解决方案。目前，安凯公司正与重庆重邮信科股份有限公司紧密合作，联合开发具有中国自主知识产权的TD-SCDMA基带处理器芯片。 安凯认为，现在中国IC设计产业的竞争如火如荼，对于本土的IC设计公司而言，想要在这样的竞争中生存和壮大，必须要在国际强手留下的生存空间中拿出有知识产权的特色产品，即注重芯片差异化特征的修炼。安凯的目标是成为全球一流的移动手持设备多媒体应用处理器的主要提供商。
第三章、器件 一、超深亚微米工艺条件下MOS 管主要二阶效应： 1、速度饱和效应：主要出现在短沟道NMOS 管，PMOS 速度饱和效应不显著。主要原因是 TH GS V V -太大。在沟道电场强度不高时载流子速度正比于电场强度（μξν=），即载流子 迁移率是常数。但在电场强度很高时载流子的速度将由于散射效应而趋于饱和，不再随电场 强度的增加而线性增加。此时近似表达式为：μξυ=（c ξξ<） ，c sat μξυυ==（c ξξ≥），出现饱和速度时的漏源电压DSAT V 是一个常数。线性区的电流公式不变，但一旦达到DSAT V ，电流即可饱和，此时DS I 与GS V 成线性关系（不再是低压时的平方关系）。 2、Latch-up 效应：由于单阱工艺的NPNP 结构，可能会出现VDD 到VSS 的短路大电流。 正反馈机制：PNP 微正向导通，射集电流反馈入NPN 的基极，电流放大后又反馈到PNP 的基极，再次放大加剧导通。 克服的方法：1、减少阱/衬底的寄生电阻，从而减少馈入基极的电流，于是削弱了正反馈。 2、保护环。 3、短沟道效应：在沟道较长时，沟道耗尽区主要来自MOS 场效应，而当沟道较短时，漏衬结（反偏）、源衬结的耗尽区将不可忽略，即栅下的一部分区域已被耗尽，只需要一个较小的阈值电压就足以引起强反型。所以短沟时VT 随L 的减小而减小。 此外，提高漏源电压可以得到类似的效应，短沟时VT 随VDS 增加而减小，因为这增加了反偏漏衬结耗尽区的宽度。这一效应被称为漏端感应源端势垒降低。
4、漏端感应源端势垒降低（DIBL）： VDS增加会使源端势垒下降，沟道长度缩短会使源端势垒下降。VDS很大时反偏漏衬结击穿，漏源穿通，将不受栅压控制。 5、亚阈值效应（弱反型导通）：当电压低于阈值电压时MOS管已部分导通。不存在导电沟道时源（n+）体（p）漏（n+）三端实际上形成了一个寄生的双极性晶体管。一般希望该效应越小越好，尤其在依靠电荷在电容上存储的动态电路，因为其工作会受亚阈值漏电的严重影响。 绝缘体上硅（SOI） 6、沟长调制：长沟器件：沟道夹断饱和；短沟器件：载流子速度饱和。 7、热载流子效应：由于器件发展过程中，电压降低的幅度不及器件尺寸，导致电场强度提高，使得电子速度增加。漏端强电场一方面引起高能热电子与晶格碰撞产生电子空穴对，从而形成衬底电流，另一方面使电子隧穿到栅氧中，形成栅电流并改变阈值电压。 影响：1、使器件参数变差，引起长期的可靠性问题，可能导致器件失效。2、衬底电流会引入噪声、Latch-up、和动态节点漏电。 解决：LDD（轻掺杂漏）：在漏源区和沟道间加一段电阻率较高的轻掺杂n-区。缺点是使器件跨导和IDS减小。 8、体效应：衬底偏置体效应、衬底电流感应体效应（衬底电流在衬底电阻上的压降造成衬偏电压）。 二、MOSFET器件模型 1、目的、意义：减少设计时间和制造成本。 2、要求：精确；有物理基础；可扩展性，能预测不同尺寸器件性能；高效率性，减少迭代次数和模拟时间 3、结构电阻：沟道等效电阻、寄生电阻 4、结构电容： 三、特征尺寸缩小 目的：1、尺寸更小；2、速度更快；3、功耗更低；4、成本更低、 方式： 1、恒场律（全比例缩小），理想模型，尺寸和电压按统一比例缩小。 优点：提高了集成密度 未改善：功率密度。 问题：1、电流密度增加；2、VTH小使得抗干扰能力差；3、电源电压标准改变带来不便；4、漏源耗尽层宽度不按比例缩小。 2、恒压律，目前最普遍，仅尺寸缩小，电压保持不变。 优点：1、电源电压不变；2、提高了集成密度 问题：1、电流密度、功率密度极大增加；2、功耗增加；3、沟道电场增加，将产生热载流子效应、速度饱和效应等负面效应；4、衬底浓度的增加使PN结寄生电容增加，速度下降。 3、一般化缩小，对今天最实用，尺寸和电压按不同比例缩小。 限制因素：长期使用的可靠性、载流子的极限速度、功耗。
第三章 1．根据所采用的半导体器件不同，集成电路可分为哪两大类?各 自的主要优缺点是什么? 解答 双极型集成电路：采用双极型半导体器件作为元件.主要特点是速度快、 负载能力强，但功耗较大、集成度较低。 单极型集成电路：指MOS集成电路，采用金属-氧化物半导体场效应管 (Metel Oxide Semi- conductor Field Effect Transister,简写为MOSFET)作为元件.MOS型集成电 路的特点是结构简单、制造方便、集成度高、功耗低， 但速度较慢。 2.简述晶体二极管的静态特性? 解答 “正向导通（相当于开关闭合），反向截止（相当于开关断开）”,硅管正向压降约0.7伏，锗管正向压降约0.3伏。 3．晶体二极管的开关速度主要取决于什么? 解答 晶体二极管的开关速度主要取决于反向恢复时间（二极管从正向导通到反向截止所需要的时间）和 开通时间（二极管从反向截止到正向导通所需要的时间）。相比之下，开通时间很短，一般可以忽略不计。因此，影响二极管开关速度的主要因素是反向恢复时间。 4.数字电路中，晶体三极管一般工作在什么状态? 解答 数字电路中，晶体三极管一般工作在“截止状态”（相当于开关断开）
和“饱和导通状态”（相当于开关闭合）。 5．晶体三极管的开关速度取决于哪些因素? 解答 晶体三极管的开关速度主要取决于开通时间t on（三极管从截止状态到饱和状态所需要的时间）和关闭时间t off （三极管从饱和状态到截止状态所需要的时间），它们是影响电路工作速度的主要因素。 6. TTL与非门有哪些主要性能参数? 解答 TTL与非门的主要外部特性参数有输出逻辑电平、开门电平、关门电平、扇入系数、扇出系数、平均传输时延、输入短路电流和空载功耗等8项。 7.OC门和TS门的结构与一般TTL与非门有何不同?各有何主要应用? 解答 OC门:该电路在结构上把一般TTL与非门电路中的T3、D4去掉，令T4的集电极悬空，从而把一般TTL与非门电路的推拉式输出级改为三极管集电极开路输出。OC门可以用来实现“线与”逻辑、电平转换以及直接驱动发光二极管、干簧继电器等。 TS门: 该电路是在一般与非门的基础上，附加使能控制端EN和控制电路构成的。在EN有效时为正常 工作状态，在EN无效时输出端被悬空，即处于高阻状态。TS门主要应用于 数据与总线的连接，以实现总线传送控制，它既可用于单向数据传送，也可用于双向数据传送。 8.有两个相同型号的TTL与非门，对它们进行测试的结果如下：
集成电路卓越计划实验班本科培养计划Undergraduate Experimental Program in IC Design and Integrated System 一、培养目标 Ⅰ．Program Objectives 培养具备坚实的集成电路与集成系统专业理论基础、工程实践能力和相关创业能力，创新意识、创业素质和综合能力强，具备多学科视野和国际竞争力的光电领域研究型高端工程技术人才。毕业生能在集成电路产业部门、研究院所、高等院校及其相关领域创造性地从事集成电路工程相关的研究、开发和管理等工作。 Aiming at preparing all-rounded, high-quality talents with international competence, this program will enable students to be solidly grounded in basic theory, wide-ranged in specialized knowledge, capable of practical work and particularly specialized in Integrated Circuit theories, methods and EDA tools, Integrated System and Information Processing. Our graduates will be capable of research, design and management in IC-related industrial sectors, research centers and colleges etc. 二、基本规格要求 Ⅱ．Learning Outcomes 毕业生应获得以下几个方面的知识和能力: 1．扎实的数理基础； 2．熟练掌握微电子学与固体电子学、半导体集成电路及嵌入式系统的基本理论和方法； 3．分析解决本学科领域内工程技术问题的能力； 4．了解本学科重大工程技术的发展动态和前沿； 5．外语应用能力强； 6．出色的文献检索、资料综述和撰写科技论文的能力； 7．较好的创业素质，较强的项目协调、组织能力； ·122·
集成电路设计方法的发展历史 、发展现状、及未来主流设 计方法报告 集成电路是一种微型电子器件或部件，为杰克·基尔比发明，它采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。 一、集成电路的发展历史： 1947年：贝尔实验室肖克莱等人发明了晶体管，这是微电子技术发展中第一个里程碑； 1950年：结型晶体管诞生； 1950年： R Ohl和肖特莱发明了离子注入工艺； 1951
年：场效应晶体管发明； 1956年：C S Fuller发明了扩散工艺； 1958年：仙童公司Robert Noyce与德仪公司基尔比间隔数月分别发明了集成电路，开创了世界微电子学的历史； 1960年：H H Loor和E Castellani发明了光刻工艺；1962年：美国RCA公司研制出MOS场效应晶体管； 1963年：和首次提出CMOS技术，今天，95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺； 1964年：Intel摩尔提出摩尔定律，预测晶体管集成度将会每18个月增加1倍； 1966年：美国RCA公司研制出CMOS集成电路，并研制出第一块门阵列； 1967年：应用材料公司成立，现已成为全球最大的半导体设备制造公司； 1971年：Intel推出1kb动态随机存储器，标志着大规模集成电路出现； 1971年：全球第一个微处理器4004Intel公司推出，采用的是MOS工艺，这是一个里程碑式的发明； 1974年：RCA公司推出第一个CMOS微处理器1802； 1976年：16kb DRAM和4kb SRAM问世； 1978年：64kb动态随机存储器诞生，不足平方厘米的硅片上集成了14万个晶体管，标志着超大规模集成电路时
实验一 EDA软件实验 一、实验目的： 1、掌握Xilinx ISE 9.2的VHDL输入方法、原理图文件输入和元件库的调用方法。 2、掌握Xilinx ISE 9.2软件元件的生成方法和调用方法、编译、功能仿真和时序仿真。 3、掌握Xilinx ISE 9.2原理图设计、管脚分配、综合与实现、数据流下载方法。 二、实验器材： 计算机、Quartus II软件或xilinx ISE 三、实验内容： 1、本实验以三线八线译码器（LS74138）为例，在Xilinx ISE 9.2软件平台上完成设计电 路的VHDL文本输入、语法检查、编译、仿真、管脚分配和编程下载等操作。下载芯片选择Xilinx公司的CoolRunner II系列XC2C256-7PQ208作为目标仿真芯片。 2、用1中所设计的的三线八线译码器（LS74138）生成一个LS74138元件，在Xilinx ISE 9.2软件原理图设计平台上完成LS74138元件的调用，用原理图的方法设计三线八线译 码器（LS74138），实现编译，仿真，管脚分配和编程下载等操作。 四、实验步骤： 1、三线八线译码器（LS 74138）VHDL电路设计 (1)三线八线译码器（LS74138）的VHDL源程序的输入 打开Xilinx ISE 6.2编程环境软件Project Navigator，执行“file”菜单中的【New Project】命令，为三线八线译码器（LS74138）建立设计项目。项目名称【Project Name】为“Shiyan”,工程建立路径为“C:\Xilinx\bin\Shiyan1”，其中“顶层模块类型（Top-Level Module Type）”为硬件描述语言（HDL），如图1所示。 图1 点击【下一步】，弹出【Select the Device and Design Flow for the Project】对话框，在该对话框内进行硬件芯片选择与工程设计工具配置过程。
第一章 1．按规模划分，集成电路的发展已经经历了哪几代它的发展遵循了一条业界著名的定律，请说出是什么定律 晶体管-分立元件-SSI-MSI-LSI-VLSI-ULSI-GSI-SOC。MOORE定律 2．什么是无生产线集成电路设计列出无生产线集成电路设计的特点和环境。 拥有设计人才和技术，但不拥有生产线。特点：电路设计，工艺制造，封装分立运行。环境：IC产业生产能力剩余，人们需要更多的功能芯片设计 3．多项目晶圆（MPW）技术的特点是什么对发展集成电路设计有什么意义 MPW：把几到几十种工艺上兼容的芯片拼装到一个宏芯片上，然后以步行的方式排列到一到多个晶圆上。意义：降低成本。 4．集成电路设计需要哪四个方面的知识 系统，电路，工具，工艺方面的知识 第二章 1．为什么硅材料在集成电路技术中起着举足轻重的作用
原材料来源丰富，技术成熟，硅基产品价格低廉 2．GaAs和InP材料各有哪些特点P10,11 3．怎样的条件下金属与半导体形成欧姆接触怎样的条件下金属与半导体形成肖特基接触 接触区半导体重掺杂可实现欧姆接触，金属与掺杂半导体接触形成肖特基接触 4．说出多晶硅在CMOS工艺中的作用。P13 5．列出你知道的异质半导体材料系统。 GaAs/AlGaAs, InP/ InGaAs, Si/SiGe, 6．SOI材料是怎样形成的，有什么特点 SOI绝缘体上硅，可以通过氧隔离或者晶片粘结技术完成。特点：电极与衬底之间寄生电容大大减少，器件速度更快，功率更低 7. 肖特基接触和欧姆型接触各有什么特点 肖特基接触：阻挡层具有类似PN结的伏安特性。欧姆型接触：载流子可以容易地利用量子遂穿效应相应自由传输。 8. 简述双极型晶体管和MOS晶体管的工作原理。P19,21
集成电路设计方法--复习提纲 2、实际约束：设计最优化约束：建立时钟，输入延时，输出延时，最大面积 设计规则约束：最大扇出，最大电容 39.静态时序分析路径的定义 静态时序分析通过检查所有可能路径上的时序冲突来验证芯片设计的时序正确性。时序路径的起点是一个时序逻辑单元的时钟端，或者是整个电路的输入端口，时序路径的终点是下一个时序逻辑单元的数据输入端，或者是整个电路的输出端口。 40.什么叫原码、反码、补码？ 原码：X为正数时，原码和X一样；X为负数时，原码是在X的符号位上写“1”反码：X为正数是，反码和原码一样；X为负数时，反码为原码各位取反 补码：X为正数时，补码和原码一样；X为负数时，补码在反码的末位加“1” 41.为什么说扩展补码的符号位不影响其值？ SSSS SXXX = 1111 S XXX + 1 —— 2n2n12n1例如1XXX=11XXX,即为XXX-23=XXX+23-24. 乘法器主要解决什么问题？ 1.提高运算速度2.符号位的处理 43.时钟网络有哪几类？各自优缺点？ 1. H树型的时钟
网络： 优点：如果时钟负载在整个芯片内部都很均衡，那么H 树型时钟网络就没有系统时钟偏斜。缺点：不同分支上的叶节点之间可能会出现较大的随机偏差、漂移和抖动。 2. 网格型的时钟网络 优点：网格中任意两个相近节点之间的电阻很小，所以时钟偏差也很小。缺点：消耗大量的金属资源，产生很大的状态转换电容，所以功耗较大。 3.混合型时钟分布网络优点：可以提供更小的时钟偏斜，同时，受负载的影响比较小。缺点：网格的规模较大，对它的建模、自动生成可能会存在一些困难。 总线的传输机制？ 1. 早期：脉冲式机制和握手式机制。 脉冲式机制：master发起一个请求之后，slave在规定的t时间内返回数据。 握手式机制：master发出一个请求之后，slave在返回数据的时候伴随着一个确认信号。这样子不管外设能不能在规定的t时间内返回数据，master都能得到想要的数据。 2. 随着CPU频率的提高，总线引入了wait的概念 如果slave能在t时间内返回数据，那么这时候不能把wait信号拉高，如果slave不能在t时间内返回数据，那么必须在t时间内将wait信号拉高，直到slave将可以返回
集成电路设计基础复习提纲 一EDA常用命令 ls 显示当前目录下的文件和路径。Pwd显示当前文件的绝对路径.。Cd进入指定目录。More显示文件内容。Cp拷贝。Mkdir创建目录。tar 打包。zip压缩。unzip解压。ftp传送文件。 二基本概念 1版图设计 CIW命令解释窗口, Library 库，Reference Library相关库, Library Path库路径，Cell单元，View视图，Techfiler.tf工艺文件, cds.lib库管理文件, techfile.cds ASCII 文件，LSW图层选择窗口，display.drf图层显示文件。LayerPurpose Pair层次用途配对，Cellview Attributes and Properties单元视图属性，Instance单元，Snap Mode 光标按钮画线条或图形的模型。Stream。数据流（一个标准数据格式用在cad系统间传递物理设计数据） parameterized cells，参数化单元。Flatten，打平 设计方法 1 CIC设计流程 ①设计规划。②建库。③原理图输入。④电路仿真。⑤单元模块版图。⑥TOP 版图。⑦验证。⑧输出GDSII。⑨制掩膜。⑩流片封装测试。 2CIC建库的步骤，工艺文件和显示文件的使用。 建库进入设计项目所在的文件夹，打开名利窗口输入icfb，在ciw菜单栏中选择file-creat-creat new library，选择要连接的Techfiler.tf或者选择相应库作为链接库，后根据指示完成余下的操作 工艺文件p1-40说明图层连接，等效连接，不可被重叠，自动布线，设计规则等情况 ciw-technology-file-dump ,design,layout definations,ascll 命名.Tf，ok;/techpurposes /techlayers;/techdisplays;/techlayerpurposepriorities(图层目的优先)；：q！（保存退出）：wq！（写后保存退出）；/ptap File-load 显示文件的使用：在显示资源编辑窗口里编辑并保存（display。drf）长期有效 添加新包，先编辑显示文件再在显示资源编辑窗口里编辑其填充等；file—save；tools-display resources-mergefile;分配图层目的配对。 3单元版图绘图方法及编辑基本方法， 新建，根据设计要求选择图层用不同的绘图命令绘制和按参数编辑、连接，测试4绘图及编辑常用命令的使用： Create— Rectangle 。create-rectangle left点拉升点 Instance、create-instance(名字不可改)填写库cell view 坐标等 Path、create-path 1点2点+回车/双击 Pcell、edit-hierarchy（分层）-make cell 填写，画长方形区域，ok Polygon、create- Polygon（F3），选择图层，点，点等，回车 Conics create-arc，点，点，点回车
集成电路设计流程 . 集成电路设计方法 . 数字集成电路设计流程 . 模拟集成电路设计流程 . 混合信号集成电路设计流程 . SoC芯片设计流程 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University 集成电路设计流程 . 集成电路设计方法 . 数字集成电路设计流程 . 模拟集成电路设计流程 . 混合信号集成电路设计流程 . SoC芯片设计流程 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University 正向设计与反向设计 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University 自顶向下和自底向上设计 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University Top-Down设计 –Top-Down流程在EDA工具支持下逐步成为 IC主要的设计方法 –从确定电路系统的性能指标开始，自系 统级、寄存器传输级、逻辑级直到物理 级逐级细化并逐级验证其功能和性能 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University Top-Down设计关键技术 . 需要开发系统级模型及建立模型库，这些行 为模型与实现工艺无关，仅用于系统级和RTL 级模拟。 . 系统级功能验证技术。验证系统功能时不必 考虑电路的实现结构和实现方法，这是对付 设计复杂性日益增加的重要技术，目前系统 级DSP模拟商品化软件有Comdisco，Cossap等， 它们的通讯库、滤波器库等都是系统级模型 库成功的例子。 . 逻辑综合--是行为设计自动转换到逻辑结构 设计的重要步骤 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University
A/D转换器的设计 一．实验目的： （1）设计一个简单的LDO稳压电路 （2）掌握Cadence ic平台下进行ASIC设计的步骤； （3）了解专用集成电路及其发展，掌握其设计流程； 二．A/D转换器的原理： A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。 模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。符号框图如下： 数字输出量 常用的几种A/D器为; (1):逐次比较型 逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB 开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（<12位）时价格便宜，但高精度（>12位）时价格很高。 (2): 积分型 积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。 (3):并行比较型/串并行比较型
并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。 串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为Half flash(半快速)型。还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级型AD，而从转换时序角度又可称为流水线型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。 一．A/D转换器的技术指标: (1）分辨率,指数字量的变化，一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2^n的比值。分辨率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。 (2）转换速率,是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级，属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成，采样速率必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常用单位ksps 和Msps，表示每秒采样千/百万次。 (3）量化误差，由于AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。通常是1 个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。（4）偏移误差，输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。（5）满刻度误差，满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。 （6）线性度，实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。 三、实验步骤 此次实验的A/D转换器用的为逐次比较型，原理图如下：
在集成电路设计行业，常用的管理系统是ERP系统，它主要是MRP（物料需求计划）延伸出来的新一代集成化管理信息系统，主要扩展了MRP的功能，它的核心思想就是供应链管理。 随着现代越来越商务智能化办公形式的发展，ERP系统已经脱离了传统企业的舒适圈，从供应链角度优化企业资源，同时优化了现代企业的运行模式，反映了市场对企业合理调配资源的要求。它对于改善企业业务流程、提高企业核心竞争力具有显着作用，同样也体现在SAP Business One软件中，它可以提供包括SAP Crystal解决方案在内的一体化业务智能功能，为满足中小企业的业务智能要求提供了选择与灵活性。在执行预定义报表或者生成专为业务量身定制的报表时，会派生相关信息。这些信息有助于用户管理业务关键信息并及时采取更正措施。 SAP Business One提供了一系列用于支持分析和决策制定的报
表。其中包括会计核算报表、企业报表、库存报表、财务报表以及交互式仪表盘。用户可以单击鼠标将任何报报表导出为Microsoft Excel格式的文件。借助于操作简单的数据导航技术，用户可以轻松检索到所需信息，既节省了宝贵的时间，又增强了决策制定流程。 拖放 SAP Business One是唯一一套使用拖放相关功能的解决方案，可为用户提供对整个运营的所有级别的端到端可视性，同时协助用户即时理解业务中的主要关系与交易。 查询生成器 该工具配有对准即拍查询生成功能，可用于创建数据库查询和定义报表。任何字段中的数据都可用于创建明细报表或汇总报表。当查询定义完毕，则可保存在查询库中，以备日后使用。 报表编辑器可用于细化和更改现有查询。 查询向导 此工具与查询生成器功能相近，只不过它允许用户使用向导逐步完成查询生成流程。这项工具可以帮助那些希望创建查询但不熟悉SQL语法的用户。 预定义报表 SAP Business One针对各种功能应用领域，提供了一批预定义的内置报表。每张报表均着眼于特定的业务领域，用户能够自定义报表输出内容。报表一旦生成，用户即可交付打印版或通过电子邮件进
第三章课后习题参考答案 1．有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问： （1）该存储器能存储多少个字节的信息？ （2）如果存储器由512K×8位SRAM芯片组成，需要多少芯片？ （3）需要多少位地址作芯片选择？ 解：（1）∵ 220= 1M，∴ 该存储器能存储的信息为：1M×32/8=4MB （2）（1024K/512K）×（32/8）= 8（片） （3）需要1位地址作为芯片选择。 3．用16K×8位的DRAM芯片组成64K×32位存储器，要求： (1) 画出该存储器的组成逻辑框图。 (2) 设DRAM芯片存储体结构为128行，每行为128×8个存储元。如单元刷新间隔不超过2ms，存储器读/写周期为0.5μS, CPU在1μS内至少要访问一次。试问采用哪种刷新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？ 解：（1）组成64K×32位存储器需存储芯片数为 N=（64K/16K）×（32位/8位）=16（片） 每4片组成16K×32位的存储区，有A 13-A 作为片内地址，用A 15 A 14 经2：4译码 器产生片选信号，逻辑框图如下所示：
（2）根据已知条件，CPU在1us内至少访存一次，而整个存储器的平均读/写周期为0.5us，如果采用集中刷新，有64us的死时间，肯定不行； 所以采用分散式刷新方式： 设16K×8位存储芯片的阵列结构为128行×128列，按行刷新，刷新周期T=2ms，则分散式刷新的间隔时间为： t=2ms/128=15.6(s) 取存储周期的整数倍15.5s(0.5的整数倍) 则两次刷新的最大时间间隔发生的示意图如下 可见，两次刷新的最大时间间隔为t MAX ＝15.5×2－0.5＝30.5 (μS) t MAX 对全部存储单元刷新一遍所需时间为t R ＝0.5×128=64 (μS) t R 4．有一个1024K×32位的存储器，由128K×8位DRAM芯片构成。问： (1)总共需要多少DRAM芯片？ (2)设计此存储体组成框图。 (3)设DRAM芯片存储体结构为512行，每行为256×8个存储元。采用分散式刷新方式，如单元刷新间隔不超过8ms，则刷新信号周期是多少？
集成电路的设计方法探讨 摘要：21世纪，信息化社会到来，时代的进步和发展离不开电子产品的不断进步，微电子技术对于各行各业的发展起到了极大的推进作用。集成电路（integratedcircuit，IC）是一种重要的微型电子器件，在包括数码产品、互联网、交通等领域都有广泛的应用。介绍集成电路的发展背景和研究方向，并基于此初步探讨集成电路的设计方法。 关键词集成电路设计方法 1集成电路的基本概念 集成电路是将各种微电子原件如晶体管、二极管等组装在半导体晶体或介质基片上，然后封装在一个管壳内，使之具备特定的电路功能。集成电路的组成分类：划分集成电路种类的方法有很多，目前最常规的分类方法是依据电路的种类，分成模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路。模拟信号有收音机的音频信号，模拟集成电路就是产生、放大并处理这类信号。与之相类似的，数字集成电路就是产生、放大和处理各种数字信号，例如DVD重放的音视频信号。此外，集成电路还可以按导电类型（双极型集成电路和单极型集成电路）分类；按照应用领域（标准通用集成电路和专用集成电路）分类。集成电路的功能作用：集成电路具有微型化、低能耗、寿命长等特点。主要优势在于：集成电路的体积和质量小；将各种元器件集中在一起不仅减少了外界电信号的干扰，而且提高了运行
速度和产品性能；应用方便，现在已经有各种功能的集成电路。基于这些优异的特性，集成电路已经广泛运用在智能手机、电视机、电脑等数码产品，还有军事、通讯、模拟系统等众多领域。 2集成电路的发展 集成电路的起源及发展历史：众所周知，微电子技术的开端在1947年晶体管的发明，11年后，世界上第一块集成电路在美国德州仪器公司组装完成，自此之后相关的技术（如结型晶体管、场效应管、注入工艺）不断发展，逐渐形成集成电路产业。美国在这一领域一直处于世界领先地位，代表公司有英特尔公司、仙童公司、德州仪器等大家耳熟能详的企业。集成电路的发展进程：我国集成电路产业诞生于六十年代，当时主要是以计算机和军工配套为目标，发展国防力量。在上世纪90年代，我国就开始大力发展集成电路产业，但由于起步晚、国外的技术垄断以及相关配套产业也比较落后，“中国芯”始终未能达到世界先进水平。现阶段我国工业生产所需的集成电路主要还是依靠进口，从2015年起我国集成电路进口额已经连续三年比原油还多，2017年的集成电路进口额超过7200亿元。因此，在2018年政府工作报告中把推动集成电路产业发展放在了五大突出产业中的首位，并且按照国家十三五规划，我国集成电路产业产值到2020年将会达到一万亿元。中国比较大型的集成电路设计制造公司有台积电、海思、中兴等，目前已在一些技术领域取得了不错的成就。集成电路的发展方向：提到集成电路的发展，就必须要说到摩尔定律：集成度每18个月翻一番。而现今正处在
第三章门电路 1 : 下列哪个逻辑门可以双向传输数据 A:OD门 B:三态门 C:传输门 D:OC门 您选择的答案: 正确答案：C 知识点：传输门可以双向传输数据 ---------------------------------------------------------------------------- 2 : 下列哪个逻辑门可以输出并联使用 A:卤门 B:三态门 C:传输门 D:OC门 您选择的答案: 正确答案：D 知识点：OC门输出并联使用形成“线与”关系 ---------------------------------------------------------------------------- 3 : 下列哪个逻辑门有三种状态 A:OD门 B:三态门 C:传输门 D:OC门 您选择的答案: 正确答案：B 知识点：三态门有高电平、低电平、高阻态三种状态 ---------------------------------------------------------------------------- 4 : 下列哪个逻辑门可以实现吸收大负载电流功能 A:卤门 B:三态门 C:传输门 D:OD门 您选择的答案: 正确答案：D 知识点：OD门输出并联使用形成“线与”关系，可以实现吸收大负载电流功能---------------------------------------------------------------------------- 5 : VIH表示什么含义 A:输出低电平
B:输入高电平 C:输出高电平 D:输入低电平 您选择的答案: 正确答案：B 知识点：I即input,表示输入；H即high，表示高电平 ---------------------------------------------------------------------------- 6 : VIL表示什么含义 A:输出低电平 B:输入高电平 C:输出高电平 D:输入低电平 您选择的答案: 正确答案：D 知识点：I即input,表示输入；L即low，表示低电平 ---------------------------------------------------------------------------- 7 : VOH表示什么含义 A:输出低电平 B:输入高电平 C:输出高电平 D:输入低电平 您选择的答案: 正确答案：C 知识点：O即output,表示输出；H即high，表示高电平 ---------------------------------------------------------------------------- 8 : VOL表示什么含义 A:输出低电平 B:输入高电平 C:输出高电平 D:输入低电平 您选择的答案: 正确答案：A 知识点：O即output,表示输出；L即low，表示低电平 ---------------------------------------------------------------------------- 9 : TTL反向器输入悬空时输出是什么状态 A:低电平 B:高电平 C:高阻态 D:不确定
专用集成电路课程设计 简易电子琴 通信工程学院 011051班 侯珂
01105023 目录 1 引言 (1) 1.1设计的目的 (1) 1.2设计的基本内容 (2) 2 EDA、VHDL简介 (2) 2.1EDA技术 (2) 2.2硬件描述语言——VHDL (3) 2.2.1 VHDL的简介 (3) 2.2.2 VHDL语言的特点 (3) 2.2.3 VHDL的设计流程 (4) 3 简易电子琴设计过程 (5) 3.1简易电子琴的工作原理 (5) 3.2简易电子琴的工作流程图 (5) 3.3简易电子琴中各模块的设计 (6) 3.3.1 乐曲自动演奏模块 (7) 3.3.2 音调发生模块 (8) 3.3.3 数控分频模块 (9)
3.3.4 顶层设计 (10) 4 系统仿真 (12) 5 结束语 (14) 收获和体会.................................................................................................. 错误！未定义书签。参考文献 .. (15) 附录 (16)
1 引言 我们生活在一个信息时代，各种电子产品层出不穷，作为一个计算机专业的学生，了解这些电子产品的基本组成和设计原理是十分必要的，我们学习的是计算机组成的理论知识，而课程设计正是对我们学习的理论的实践与巩固。本设计主要介绍的是一个用超高速硬件描述语言VHDL设计的一个具有若干功能的简易电子琴，其理论基础来源于计算机组成原理的时钟分频器。 摘要本系统是采用EDA技术设计的一个简易的八音符电子琴，该系统基于计算机中时钟分频器的原理，采用自顶向下的设计方法来实现，它可以通过按键输入来控制音响。系统由乐曲自动演奏模块、音调发生模块和数控分频模块三个部分组成。系统实现是用硬件描述语言VHDL按模块化方式进行设计，然后进行编程、时序仿真、整合。本系统功能比较齐全，有一定的使用价值。 关键字电子琴、EDA、VHDL、音调发生 1.1 设计的目的 本次设计的目的就是在掌握计算机组成原理理论的基础上，了解EDA技术，掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和思想，通过学习的VHDL语言结合电子电路的设计知识理论联系实际，掌握所学的课程知识，例如本课程设计就是基于所学的计算机原理中的时钟分频器和定时器的基础之上的，通过本课程设计，达到巩固和综合运用计算机原理中的知识，理论联系实际，巩固所学理论知识，并且提高自己通过所学理论分析、解决计算机实际问题的能力。