数字集成电路 (IC) 设计流程涵盖从初始概念到最终物理芯片的各个阶段。

前端设计

  1. 规格制定: 明确芯片的功能、性能指标和限制条件，为后续设计奠定基础。
  2. 详细设计: 设计芯片架构，划分功能模块，定义模块间的接口和交互。
  3. HDL 编码: 使用硬件描述语言 (HDL) 将电路功能转换为可综合的代码，例如使用 Verilog 或 VHDL。
  4. 仿真验证: 通过仿真工具验证代码功能的正确性，确保设计符合规范要求。
  5. 逻辑综合: 将 RTL 代码转换为门级网表，并根据设计约束进行优化，例如面积、时序、功耗等。
  6. 静态时序分析 (STA): 分析电路的时序路径，确保时序满足要求，避免出现时序违例。
  7. 形式验证: 验证综合后的网表与 RTL 设计的功能一致性，确保逻辑综合过程中没有引入错误。

前端设计完成后，输出的是芯片的门级网表。

后端设计

  1. 可测性设计 (DFT): 在设计中插入测试逻辑，提高芯片的可测试性，便于后续生产测试。
  2. 布局规划 (FloorPlan): 确定芯片上各个模块的位置和面积分配，优化芯片面积和性能。
  3. 时钟树综合 (CTS): 构建芯片的时钟网络，确保时钟信号在芯片各个部分的时序和质量。
  4. 布线: 根据模块连接关系，完成芯片内部信号线的连接，并优化布线资源和信号完整性。
  5. 物理验证: 对布局布线后的版图进行检查，确保其符合设计规则和工艺要求，避免出现制造问题。

版图生成

完成物理验证后，生成最终的版图文件 (GDSII)，交付给晶圆代工厂进行芯片制造。

数字 IC 设计是一个复杂且迭代的过程，各个阶段相互关联，需要设计人员具备扎实的理论基础和丰富的实践经验。