硅集成系统设计导论(三)

三、超大规模集成系统的设计、方法学(一)VLSI系统设计复杂性管理方法VLSI系统是一个高度复杂的系统.它包含数以万计的器件在一个芯片上,它们需要互相隔离又要按一定功能互相连接.它的设计和制备要求材料、工艺、器件、电路、逻辑、版图以及系统方面的知识.把一个复杂的电子系统集成到硅片上,不仅受到工艺能力的限制,而且受到这类系统总体结构(Architecture)复杂性的限制,包括硬件结构的复杂性以及为设计及验证此种设计所需软件的复杂性.要在合理的时间内准确地设计出在硅上实现的系统(单片硅系统),其关键是提出科学的设计方法学,对所含的复杂性进行有效的管理.     

硅系统设计与制备方法学

<正> 硅微电子系统是超大规模集成电路技术的最重要的应用领域。它的设计与制备必须按照VLSI的技术特点,以求充分发挥VLSI能力与潜力。 硅微电子系统无论在设计或在工艺制备方面均应按照“自顶向下”及“由底向上”的方法学。它们均可以采用结构式单元库为基础的体制。硅微电子系统是VLSI研究工作的出发点。设计与制备技术的类比对照,互相渗透与借鉴,必将使微电子系统得到迅速发展。     

VLSI数字信号处理器的CAD技术

随着数字信号处理技术和VLSI(超大规模集成电路)技术的发展,设计各种适合于VLSI集成的数字信号处理器芯片已成为国际上广泛研究的课题,计算机辅助设计(CAD)技术在数字信号处理器设计中所起的重要作用已愈来愈被人们所认识。本文集中介绍了数字信号处理器的CAD发展现状,重点介绍了数字信号处理器设计中的硅编译技术和系统,最后论述了在我国开展数字信号处理器CAD研究和软件开发的必要性和可行性。     

GaAs IC能否达到硅VLSI的可靠性

硅VLSI技术和可靠性硅VLSI技术在过去的20年中有了很大的进步。VLSI的尺寸越来越小,而功能和复杂程度又越来越高。即使为了保持VLSI芯片可靠性的原有水平都必须提高元器件和互连的可靠性.例如,在1990年4Mbit的存储器上每个晶体管的可靠性至少必须相当于1970年4Kbit存储器的1000倍。而对互连的可靠性要求则更高.目前的硅VLSI技术是以CMOS FET(CMOS场效应晶体管)技术为基础的。现代先进的硅VLSI技术有四层互连。与MOSFET有关的两个主要失效模式是热载流子效应和与时间有关的介质击穿(TDDB)。一     

不需要IC经验的Mead-Conway设计方法

本文介绍了设计LSI/VLSI电路的最新技术——Mead—Conway设计法。Mead和Conway夫妇创立的集成系统设计技术以他们在1979年合写的教科书“集成系统导论”为代表,曾获美国《电子学》杂志1981年成果奖(见Electronics,Vol、54,No.21,Oct.1981,PP102—105)。该技术把系统级结构和器件级制造融为一体,以现代化的CAD技术为基础,把VLSI技术推向了一个新的里程碑。这对于没有集成电路设计经验的系统设计人员特别有益。 本文以通用异步接收机的设计为例,介绍了该项技术所涉及到的几个方面以及基本的设计过程。     

一种VLSI设计到赋权超图的转换系统

本文基于VLSI划分问题的需要,提出了一种VLSI设计到赋权超图转换算法.该算法解决的关键问题是,它读取和遍历Verilog语言描述的树状结构VLSI设计,将其转换为赋权超图并存储为指定的文件存储格式,从而有效地将VLSI划分问题转换为超图划分优化问题.进而,本文给出了VLSI设计到赋权超图的转换系统（VLSI/Hypergraph Converter,VHC）的处理流程图,并在Windows平台下用C＋＋设计实现了VHC系统.实验及分析表明,该系统能正确地将Verilog语言描述的门级CPU测试用例转换为赋权超图,避免了直接在VLSI线网上进行划分,提高了VLSI划分的效率.     

基于工业设计原理的机械CAD基础自主学习系统

以往以机械CAD为基础的自主学习系统中较少考虑人性化设计因素。在此,提出一种基于工业设计原理进行机械CAD基础学习系统设计的新思路,从人机界面、色彩设计、文字设计及人机交互等方面进行了详细设计,更多地考虑到学习系统的人性化设计因素。从工业设计原理出发,制作了新的自主学习系统,使学生更乐于接受,系统更易于学习,取得了良好的效果。该新思路同样适用于其他课程学习系统的设计。     

VLSI开发周期缩短 IP功能块大有贡献：国际性企业联盟VSIA成立

片上系统、系统级硅片、系统级宏功能等新术语,使用得日益频繁;这些术语所表达的,都是一种可以在一枚芯片上实现大规模系统功能的“设计手法”。如何才能在短时间内将包含有数千万只晶体管的单片解决方案开发出来,纳米(0.35微米以下)硅时代在紧迫地要求半导体厂家及EDA(电子设计自动化)工具供应商拿出对策来。综合利用IP(知识产权)功能块进行VLSI(超大规模集成电路)设计的方式,将是其对策之中的关键技术之一。     

设计重用技术方便片上系统设计

当前,EDA厂商、系统公司和半导体生产厂正在研究用什么来构成完整的片上系统解决方案。片上系统设计特别复杂这是由于需要在系统级考虑设计,设计的可移植性,以及片上系统设计方法学的不成熟,即使天才的设计队伍正在成长和设计技术迅速改善,不重用已存在的设计中的宏和块仍没有足够的时间或能力去实现这些设计。设计重用涉及到在不同应用中多次使用一个设计块的能力,由于使用已在硅工艺中证明了价值的设     

混合模式与深亚微米设计面临的新挑战

基于硅的VLSI设计和制造技术在取得极大进展的同时面临纳米新材料新工艺的挑战,世界各大公司相继开发成功纳米晶体管和纳米器件制造工艺.可以说,模拟电路的设计和制造在电子学领域起着举足轻重的作用,它是大系统前端和后端信号处理和转换的关键部件.     

一种VLSI设计到无向赋权图的转换系统

基于VLSI剖分问题的需要,设计并实现了VLSI设计到无向赋权图的转换系统(VLSI/Graph Converter,VGC).介绍了电路构造图和图文件存储格式,给出了VGC的处理流程图,提出了针对VLSI线网的无向赋权图转换算法.该算法解决的关键问题是,遍历树状结构的VLSI线网,将其转换为无向赋权图并存储为指定的图文件格式.VGC系统在Windows平台下用C++实现.实验及分析表明,该系统能正确地将Verilog语言描述的门级CPU转换为无向赋权图,避免了直接在VLSI线网上进行剖分,提高了VLSI剖分的效率.     

基于LS信道估计和分集接收的Turbo乘积编码OFDM系统的性能研究

该文研究OFDM系统中低复杂性最小二乘方(LS)信道估计技术,为了改善LS估计的OFDM在严重多径信道中错误平底效应,分集接收和Turbo乘积编码用于系统设计。数值仿真结果表明,Turbo乘积编码和分集接收可以减小LS估计的OFDM系统的错误平底效应,其性能比已知信道参数系统的性能只恶化4dB。     

新型高性能SOI/SDB互补埋沟反相器的研究

<正> 一、引言 应用SOI衬底制备的集成电路具有集成密度高、工艺简单、高速、高可靠性及易三维集 成等优点,可望成为VLSI数字系统的理想工艺。目前,国内外SOI技术的主要研究领域有两个方面,一是SOI衬底的制备,所采用的方法有SOS,离子注入隐埋层及区熔再结晶等,这些方法所制备的SOI衬底的单晶质量远不如体单晶硅,且价格昂贵,应用于VLSI受到限制;二是将常规体硅器件结构应用到SOI衬底中,这种简单的器件结构的移植往往不能充分发挥SOI技术的潜力,也不能有效地克服体硅器件结构本身的各种负效应。基于以上原因,本研究提出了一种制备高质量SOI衬底的方法——氧化硅片固态扩散键合工艺,利用这种高质量SOI衬底的特点及通过深入研究体硅器件结构的各种负效应,提出了一种高性能SOI互补埋沟反相器(简称SDB/CBCFET),利用所开发的三维稳态及瞬态模拟程序对这种新型反相器的性能进行了数值分析。     

精确综合:下一代FPGA综合平台

概述 电子系统设计正在发生着重要的转变。可编程逻辑器件使设计者可以开发具有千万门以上、频率超过300MHz以及嵌入式处理器的电路,能够集成完整的系统。这一技术进步通过提供ASIC领域之外的全面的方法,正在引起设计过程的转变。在迅速变化的可编程逻辑领域,EDA提供商面临的挑战是,如何提供与硅容量和复杂性同步的设计工具和方法。例如,ASIC领域用了15年来合并硅处理和基于可靠的功能性EDA软件的设计方法。这种ASIC技术曾经是工业领域的驱动力和发展方向。可以说ASIC处理造就了电子工业廉价的方案,导致了电子工业的进步和创新。…     

门控时钟单元IP核设计

门控时钟是VLSI设计中降低功耗的一种主要技术,将门控时钟设计为一个独立的IP,可以降低设计的复杂性。在对门控时钟的基本工作原理和结构分析的基础上,本文给出了将门控时钟单元电路设计为一个独立IP核的设计流程,并生成了系统物理设计和验证阶段所需要的库文件。设计结果已成功地应用于高性能、低功耗嵌入式CPU的设计。     

面向片上系统的EDA技术

当前,芯片设计者正在进入集成电路设计的新时代──片上系统（Systemonachip）。片上系统是先进的集成电路制造工艺的结晶,人们可以把完整的电子系统中的全部电路集成在单一芯片中,这样的系统可能是照像机、收音机甚至是一台个人电脑。这种制造能力又促使电子设计自动化（EDA）工业界努力研究适合于片卜系统设计的集成电路设计方法学。设计方法学的改变并不简单。Dataquest市场部的研究指出,1998年片上系统的市场为60亿美元,2000年会增加到160亿美元。尽管如此,EDA领域必须努力做出许多改变才能使片上系统成为主流的设计方法。这…     

VLSI冗余单元最优分配的遗传算法求解

随着VLSI芯片面积的增加和电路复杂性的增强,芯片的成品率受制造缺陷影响的概率逐渐增加。为了解决这一问题,人们将容错技术结合入集成电路设计中。要使一个系统具有较强的容错能力,必须给系统提供一定量冗余单元。本文利用遗传算法有效地解决了使系统成品率达到最大的冗余单元最优分配问题。     

HA光绘制版系统简介

一 光绘制版系统的基本技术方案 (1) 设计原则 在保证光绘精度和高可靠性的前提下,努力降低光绘机的成本,力求提高其性能价格比,这是该系统设计时的一个基本出发点。 (2) 系统构成 该系统采用CAD/CAM技术设计而成,主要由三部份组成。a.计算机,用于     

以色利科学家用标准VLSI硅技术构建光器件

以色利耶路撒冷Hebrew大学应用物理系教授JosephShappir发明一种基于标准VLSI硅技术构建光器件的方法OPTIMOS技术。该技术基于两种原理的组合,一是用硅VLSI技术构建波导结构;二是用外部电场控制波导核心的折射指数。其基本结构是硅和氧化硅多层结构,氧化层作为覆层,硅作为核心,     

显示器

20年以前,液晶显示器迎来了便携式产品的新时代,使得计算器和数字手表成为家喻户晓的产品.现在,消费类电子产品领域即将再次发生翻天覆地的变化.这次唱主角的将是铁电液晶.这种铁电液晶与先进的硅技术集成在一起,可望使速度和分辨率达到普通的LCD望尘莫及的地步.在一种增强型普通液晶材料系统中,铁电液晶会根据电场来改变其光学特性,但其速度要远远超过标准型液晶.用硅存储器单元的电场驱动铁电液晶,就可形成一种高速显示技术.随着存储器技术在VLSI时代高速增长率的推动下而变得越来越密集,铁电LCD的分辨率也会越来越高.