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关于tape-out技术细节的一点点补充
2007-06-20 4:14 P.M.
单独开一篇来补充一下关于这个死去活来，活了又最后死掉的tape-out以及VLSI设计的一些问题。
（原创，谢绝转载） 这次tape-out用的是IBM90nm技术，芯片面积上限为6mmx6mm，算是相当大的面积了(最早的奔腾4 Northwood核心面积大概是12mmx12mm)。而我们的最终成品面积，如果不算Pad（就是芯片边缘用于接导线的触点）的话，仅仅是110umX45um。事实上，我们最终成品的面积比一块Pad还要小得多，但我们一共需要13个Pad。如果在这一个芯片上只放我们这一个设计的话，将会产生很多很多问题。比如说Metal Density的问题，简单来说就是芯片上必须有足够密度的金属导线。因为Pad太大我们的设计太小，导致最后会出现一堆空白的空间，这肯定会引发Metal Density的问题。所以在我们忙于layout的同时（或许更早的时候），实验室的另一个家伙（从来没见他在实验室出现过），用Verilog完成了一个SRAM，而他的设计比我们的要大的多。 贴几张图：    这里穿插讲一下Full Custom Layout（我们的设计）和Verilog/VHDL Auto Place and Route（另一个人的设计）的区别。 简单来讲，Full Custom Layout（画长方形）就是人手（当然有CAD工具的辅助）把一个个晶体管和金属导线画出来。而Auto Place and Route则是用写好的代码（Verilog或者VHDL）来生成最终的电路。这个生成的过程和软件代码的编译有些类似。并且最后的成品是跟之前Full Custom Layout一样的电路，只是所有晶体管和导线的摆放和连接都是自动完成的。除了完成硬件代码和给定一些参数之外，还需要一个Standard Cell Library（基本库，编译生成电路的基本单元。实际上也是Full Custom Layout，只不过在这里通常是预先给定，不需要再单独制作） 所以说，比较大型或者说复杂的设计通常使用代码完成的，因为不需要手动绘制所有的晶体管和导线（画长方形真的很痛苦）但是由于一些限制，导致这个自动生成硬件的过程十分漫长（当然，如果你拿超级计算机来跑会快一些）而且最终的结果（速度，芯片大小）不一定比Full Custom Layout好。简单来说，Auto Place and Route可以极大的减少工作量提高效率。但是最后的结果不一定比Full Custom Layout好。不过如果考虑到Full Custom设计消耗的时间，产生错误的几率，除虫的难度等要远远大于Auto Place and Route。所以对于大型设计，通常都是采用Auto Place and Route。 回到我们的设计。本来加入了这个SRAM（其实实验室里众人是以这个为主而忽略我们的存在…谁叫我们是实验室里唯2的本科生）可以解决我们设计面积太小的问题，只不过在某人完成他的SRAM的过程中，并没有给我们预留多余的Pad。这样一来，我们就要考虑和这个现有的SRAM共享一些Pad（比如说供电）只是当时联系不上SRAM的主人，不敢贸然改动他的设计。毕竟我们不希望由于我们的改动导致最后芯片成为废品。这样以来只能考虑在原有设计的基础上增加一些Pad，这样既可以保证原有设计，又可以把我们的设计塞进去。但是这样又需要重新运行Place and Route和DRC…… 而单是重新运行Place and Route需要至少3个小时（学校的4路3.4G Xeon服务器能力有限……）并且就算完成了Place and Route还要折腾DRC，面对一大堆什么Metal Density（这是唯一我知道肯定会出现的问题）之类的乱七八糟的问题。这DRC又需要4个小时。而deadline又在眼前，最终只好被迫放弃了。 词汇（似乎是按照在文中出现的顺序排列的）： tape-out：之前的帖子里面有解释。 VLSI：Very Large Scale Integration，超大规模集成（电路） Pad：触点？文中有解释。 SRAM：Static Random Access Memory；静态随机存储器（通常拿来做CPU的缓存）。 Metal Density：金属（导线）密度。文中有解释。 Full Custom Layout：呃，“画长方形”…… （原谅我的翻译） Auto Place and Route：呃，自动生成电路…… （原谅我的翻译） DRC：Design Rule Check。画长方形有着许多要求（长度宽度大小的限制。不同的工艺要求也是不同的）而最后的设计必须满足所有的要求（否则在制造过程中可能会出错） P.S. 这个罗嗦的要死的VLSI设计用这一篇是不可能讲清楚的。 若有相关问题，可以直接问我，欢迎切磋………… |
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