SoC期末复习资料(重点)
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IC产业结构:设计、制造、封装、测试。
什么是SoC:SoC即系统级芯片又称片上系统(System on chip),SoC将系统的
主要功能综合到一块芯片中,本质上是在做一种复杂的IC设计。
SoC的优势:
(1) SoC可以实现更为复杂的系统;
(2) SoC具有较低的设计成本;
(3) SoC具有较高的可靠性;
(4) 缩短产品设计时间;
(5) 减少产品反复的次数;
(6) 可以满足更小尺寸的设计要求;
(7) 可达到低功耗的设计要求。
SoC设计技术的发展与挑战:
(1) 集成密度(复杂性);
(2) 时序收敛;
(3) 信号完整性;
(4) 低功耗设计;
(5) 可制造性设计及成品率;
SoC:system on chip系统级芯片又称片上系统
ECO:Engineering Change Order 工程修改命令
DFT:Design for Test可测性电路插入
CTS:Clock Tree Synthesis时钟树综合
STA:Static Timing Analysis静态时序分析
ESL:Electronic System Level Design 电子系统层级设计
TLM:
DFM:Design for Manufacturability 可制造性设计
基于标准单元的SoC芯片设计流程:
(1) 硬件设计定义说明
(2) 模块设计与IP复用
(3) 顶层模块集成
(4) 前仿真
(5) 逻辑综合
(6) 版图布局规划
(7) 功耗分析
(8) 单元布局和优化
(9) 静态时序分析
(10)形式验证
(11)可测性电路插入
(12)时钟树综合
(13)布线设计
(14)寄生参数提取
(15)后仿真
(16)ECO修改
(17)物理验证
验证方法的分类:动态验证和静态验证
常用的可测性设计:
(1) 内部扫描测试设计
(2) 自动测试矢量生成
(3) 存储器内建自测试
(4) 边界扫描测试
SoC的系统结构设计的过程的三个阶段:功能设计阶段、应用驱动的系统结构设
计阶段及平台导向的系统结构设计阶段。
总线设计要考虑的4个因素:总线宽度、时钟频率、仲裁机制和传输类型。
SoC中典型的存储器:
(1) SRAM
(2) SDRAM
(3) DDRAM
(4) ROM
(5) Flash
ESL设计基本概念:ESL设计指系统级设计方法,是从算法建模演变而来的。ESL
设计已经演变为嵌入式系统软硬件设计、验证、调试的一种补充方法学。
ESL工具的功能:系统级设计、软硬件协同设计、体系结构定义、功能建模、协
同验证。
事务是指模块之间的数据和事件的交互。
事务级模型分为三种:
(1) 没有时序信息的模型
(2) 周期近似的模型
(3) 精确到每个周期的模型
事务级建模语言:Verilog和VHDL。
按设计流程区分IP:软核、固核和硬核。
按差异化的程度区分IP:基础IP、标准IP和明星IP。
单向总线的优点:
(1) 使设计可视性更强
(2) 没有无效的时序路径
(3) 简化的综合约束
(4) 简化可测性设计的实现
(5) 简化总线控制逻辑设计
同步电路设计的优点:
(1) 在同步设计中,EDA工具可以保证电路系统的时序收敛,有效避免了电路
设计中竞争冒险现象
(2) 由于触发器只有在时钟边缘才改变取值,很大程度地减小了整个电路受毛
刺和噪声影响的可能
同步电路设计的缺陷:最主要的问题是时钟偏斜及功耗的问题。
SoC设计中常用的综合策略:自顶向下与自底向上。
静态时序分析中用到的基本概念:
(1) 时序路径
(2) 触发器的建立时间
(3) 触发器的保持时间
(4) 触发器的恢复时间
(5) 时间裕量
(6) 时钟偏斜
测试包含的三方面内容:已知的测试矢量、确定的电路结构和已知正确的输出结
果。
集成电路测试分4种类型:
(1) 验证测试
(2) 生产测试
(3) 可靠性测试
(4) 接受测试
测试矢量分为三类:
(1) 穷举测试矢量
(2) 功能测试矢量
(3) 结构测试矢量
集成电路中几个容易混淆的概念:缺陷、故障、误差和漏洞。
常见的故障模型:
(1) 固定型故障
(2) 晶体管固定开/短路故障
(3) 桥接故障
(4) 跳变延迟故障
(5) 传输延迟故障
可测试性的概念:可测试性是在一定时间和财力限制下,生成、评价、运行测试,
以满足一系列的测试对象(例如故障覆盖率、测试时间等)。
CMOS电路中的功耗有两部分组成:第一部分为负载电容充放电时引起的功耗,
称为动态功耗,另一部分为漏电流引起的功耗,称为静态功耗。
减少功耗的方法可以细分为:
(1) 工艺优化,包括采用多阈值工艺和电源门控技术
(2) 电压优化,包括体偏置、多电压和动态电压调整
(3) 硬件低功耗优化技术,如时钟门控、门级优化
(4) 低功耗系统/软件优化,包括动态电压及频率缩放技术、低功耗操作系统、
低功耗编译器和低功耗软件设计
电压优化:体偏置、多电压。