Integrated Circuit Computer Aided Design §8.3 集成电路计算机辅助设计 Integrated Circuit Computer Aided Design 一、计算机辅助设计（CAD）的基本概念： （一）设计自动化（DA）和计算机辅助设计（CAD） * 为开发或研制一个新的集成电路进行设计时，一般将 经历 以下三个阶段：
* IC发展早期，多为人工设计；LSI和VLSI出现后，广泛采 用和依靠计算机技术。 * 如果计算机能根据集成电路的设计要求，自动完成上述 三个阶段的设计任务，则称之为设计自动化（DA：Design Automation）。 * EDA（Electronics Design Automation，即电子设计自动化） 是一种以计算机为基本工作平台，利用计算机图形学、拓 扑逻辑学、计算数学，以至人工智能学等多种计算机应用 学科的最新成果开发出来的一整套软件工具，是一种帮助 电子设计工程师从事电子元件、产品和系统设计的综合技术。
* 计算机辅助设计（CAD：Computer Aided Design）即由人 为主导，借助于计算机来帮助人工迅速而准确地完成设计任 务的方法。 目前，人和计算机必须通过CAD这一工作模式共同完成 VLSI的设计。 （二）采用CAD技术的必要性（即优点）： 减轻人工劳动，缩短设计周期； 保证设计的正确性； 提高设计质量，节省设计费用； 在VLSI设计中离开CAD技术就无法完成设计任务； 促进集成化技术的普及。
（三）集成电路正向CAD过程： * 所谓“正向设计”就是以集成电路特性指标为出发点，依次进 行系统设计、逻辑设计、线路设计和版图设计共计四个层次的 设计工作。 * 采用CAD技术的正向设计包括五部分： 1、电路设计：系统设计、逻辑设计、线路设计、设计校验 2、版图设计 3、测试码生成 4、器件模型参数的确定 5、工艺加工
一个实用的ICCAD系统应包括有一套完整的软件工具、配套的硬件工作平台和统一的用户界面。 （四）集成电路的逆向设计： 逆向设计以“逆向剖析”为基础： 如果需要解剖分析某一已有产品时，则要采用集成电路剖析分析系统，其过程为： 首先，解剖样品，去掉封装，暴露管芯；接着，进行显微照相或用高精度图像系统摄取管芯表面拓扑图，得到该集成电路样品的版图设计信息；然后，从得到的版图上提取逻辑和电路结构，分析其功能和原理；最后，获得其原始设计思想。 二、CAD系统的构成： 一个实用的ICCAD系统应包括有一套完整的软件工具、配套的硬件工作平台和统一的用户界面。
1、ICCAD软件工具： 正向设计过程中采用的ICCAD系统包括下述四大软件工具： （1） 综合设计工具 （2）模拟验证工具 （1） 综合设计工具 （2）模拟验证工具 （3）设计输入数据管理工具 （4）专用ICCAD软件 2、 ICCAD的硬件环境发展状况： 70年代中叶 ICCAD软件都是在小型以上级别的通用计算机（如 VAX750）上运行。 80年代初期 出现了可在工作站上运行的比较完整的ICCAD软件系统。 80年代末期 386、486CPU及相应协处理器的出现，使得个人微机系 统上也可运行ICCAD软件。 3、我国ICCAD系统发展状况：
一级系统： 一级系统是在“六五”期间开发的以国产DJS-130小型机为硬件环境的ICCAD软件包。它可辅助人们将设计好的版图输入到计算机并进行修改编辑，然后产生掩模数据带。 二级系统： 二级系统是在“六五”后期开发的功能较齐全的可用于大规模集成电路的CAD系统，该系统以MC68000为硬件环境，“七五”期间又作了实用化移植、改进和推广，使其可运行于开放的图形工作站。 三级系统： 三级系统又称熊猫系统，是一个面向全定制超大规模集成电路设计的CAD系统，可支持用户进行IC设计的全过程。该系统为用户提供了集成电路设计过程中所需要的CAD工具和信息管理，是一个大型的ICCAD系统。 4、国外典型ICCAD系统： 国外CAD系统的主要代表公司有：Cadence、Mentor Graphics、Viewlogic、Synopsys等。
三、ISP系统介绍： # 现代数字系统的实现手段：
# ISP技术的定义和常用编程方式： 目前，PLD已成为现代数字系统设计的主要手段，“在系统中可编程” （ISP，即In-System Programmable）逻辑器件的问世，可以说是可编程器 件中的一个革命，将可编程器件的优越性发挥到了极致。它允许用户“在系 统中”编辑和修改逻辑，给使用者提供了在不修改系统硬件设计条件下重构 系统的能力和硬件升级能力，使硬件修改变得象软件修改一样方便，系统的 可靠性因此而提高。ISP技术即直接在用户设计的目标系统中或线路板上对 PLD器件进行编程的技术。 ISP技术的常用编程方式有： （1）利用PC机的I/O口编程 （2）利用用户目标板上自备的单片机或微处理器编程 （3）多芯片ISP编程
用PC机并行口进行ISP编程原理图