论文总字数：21976字

摘 要

集成电路对一般人来说也许会有陌生感，但其实我们和它打交道的机会很多。计算机、电视机、手机、网站、取款机等等，数不胜数。除此之外在航空航天、星际飞行、医疗卫生、交通运输、武器装备等许多领域，几乎都离不开集成电路的应用，当今世界，说它无孔不入并不过分。 在当今这信息化的社会中,集成电路已成为各行各业实现信息化、 智能化的基础。无论是在军事还是民用上,它已起着不可替代的作用。所谓集成电路（IC），就是在一块极小的硅单晶片上，利用半导体工艺制作上许多晶体二极管、三极管及电阻、电容等元件，并连接成完成特定电子技术功能的电子电路。从外观上看，它已成为一个不可分割的完整器件，集成电路在体积、重量、耗电、寿命、可靠性及电性能方面远远优于晶体管元件组成的电路，目前为止已广泛应用于电子设备、仪器仪表及电视机、录像机等电子设备中。

关键词：集成电路；电子电路；信息化；智能化

Research and Iplementation of Calibre Short Circuit Visualization Based on Icc2

Abstract

Integrated circuits may be strange to ordinary people, but there are many opportunities for us to deal withthem. There are countless computers, televisions, mobile phones, websites, cash machines and so on. In addition, in many fields, such as aerospace, interstellar flight, medical and health care, transportation, weapons and equipment, the application of integrated circuits is almost indispensable. In today's world, it is not excessive to say that it is all-pervasive. In today's information society, integrated circuits have become the basis for all walks of life to achieve information and intelligence. It has played an irreplaceable role in both military and civil affairs. The so-called integrated circuit (IC) is a very small silicon single chip, using semiconductor technology to produce many crystal diodes, transistors, resistors, capacitors and other components, and connected to complete specific electronic technology functions of the electronic circuit. From the appearance, it has become an integral device. Integrated circuit is far superior to the circuit composed of transistor elements in volume, weight, power consumption, life, reliability and electrical performance. So far, it has been widely used in electronic equipment, instruments and instruments, television, video recorder and other electronic devices.

Keywords: Itegrated circuit;Electronic circuit; Information technology; Intelligence

目录

摘要 I

Abstract I

第一章 引言 1

1.1 课题研究背景 1

1.1.1 集成电路发展及现状 1

1.1.2 设计研究的时代背景 2

1.2 课题研究意义 2

1.3 课题方案研究分析 2

1.4 课题内容 3

第二章后端设计相关方法及原理 4

2.1.1 数据准备阶段 4

2.1.3 布局规划 (place) 6

2.1.4 时钟树综合 (CTS Clock Tree Synthesis) 9

2.1.5 绕 线 (route) 14

2.2 物理规则检查 15

2.3 形式验证和 LVS(Layout vs Schematic) 15

2.3.1 形式验证 15

2.3.2 LVS 16

2.4 静态时序分析 16

2.4.1 延迟的计算 16

2.4.2 建立时间检查与保持时间检查 17

第三章实验结果与分析 19

3.1实验结果 19

3.2 实验结果的分析 20

第四章结束语 21

4.1设计的经验总结 21

4.2设计展望 21

致 谢（References） 22

参考文献 23

附 录 24

第一章 引 言

1.1 课题研究背景

1.1.1 集成电路发展及现状

自从 1958 年第一块集成电路出现，集成电路飞速发展，在当今社会中发挥着越来越重要的作用。按照摩尔定律，在成本不变的前提下，集成电路的晶体管数量每18 个月翻一番，性能提高一倍[1]。如今，一块芯片上的晶体管数目超过了数十亿个，芯片金属层数超过了 12 层，工艺发展到纳米尺寸。如图 1.1 所示，在 2017 年的IMEC 技术论坛（Interuniversity Microelectronics Centre Technology Forum ITF）上，IMEC 展示了最新的半导体工艺发展蓝图，从图1.1中可以看出，2019 年前后世界上最先进的半导体工艺已经达到了 7nm 的工艺节点。

图 1.1 ITF 2017 半导体工艺蓝图

而集成电路的后端设计，影响了芯片设计的时间和芯片生产的可靠性，随着器件尺寸的不断缩小，在整个芯片设计中占据越来越重要的地位。数字后端设计，通过将前端的设计代码综合成形成网表，进行一系列的物理设计与优化，最终形成满足功能、时序、功耗等各种要求的物理版图，最终交付工艺厂商完成流片。而随着集成电路复杂度的逐渐增加，要想在较短的周期完成稳定可靠逻辑功能正确的产品，不仅仅需要一套成熟稳定的设计方法与设计流程，同时也离不开 EDA 工具的不断发展以及完善。

国际半导体产业的竞争随着工业自动化越发变得成熟与激烈，全球的制造商需要在规定时间内制造出高可靠性的芯片。英特尔、三星、台积电等集成电路制造厂商均在 2010 年前启动 40nm/45nm 微电子制造工艺，高通成为了世界上最先批量生产 28nm 工艺移动芯片的公司[2]。目前国际上主流生产的是 28nm 和 14nm MOSFET工艺。EDA 工具则是由 Synopsys 与 Cadence 两家公司所垄断。近十年来，国内集成电路虽然也获得了巨大的进步，中芯国际等国内集成电路制造厂商能够制造 28nm MOSFET 工艺的芯片，而华为也逐步进入了 14nm 工艺节点的研发阶段。但与国外相比，仍然存在一定的差距，集成电路生产中很多关键技术都来自于世界先进的公司，发展受到了国外公司的限制。而 EDA 工具方面，依旧采用的是 Synopsys 和 Cadence 这两家公司的产品。相比于集成电路的前端设计以及验证，国内高校以及公司对于后端设计的重视程度也不够。随着芯片特征尺寸逐步进入到深纳米，芯片的规模逐渐增大，后端设计面临更加严峻的挑战，此时，后端设计的重要性在整个集成电路设计中越来越大。因此，国内的企业也逐步重视后端设计，加强后端团队的组建，借此增强团队的芯片设计能力。如今，国内外关于数字后端设计的文献，大致分为两种方向，一是对于算法和模型的优化，基于新的工艺节点，新的寄生效应，提出新的精确模型，以及对于包括布局布线，时钟树综合以及低功耗设计等设计过程提出新的设计方法，提升EDA 工具进行后端设计的效率。二是工艺以及设计流程的优化，研究整体设计流程，并考虑详细的电路设计特点，通过 EDA 工具的自动化的设计，选择合理的约束设置，进行完善的后端设计，在最短的时间内获得最好的物理实现结果。对于工艺和设计流程的研究，已经有一些文献研究了 28nm 及以上工艺的特点，但与 7nm 工艺的物理设计相关的研究论文却几乎没有，7nm 工艺和以前的工艺相比，需要考虑更加庞杂的设计规则，在 28nm 及以上工艺中可以忽略的因素，在 7nm 工艺中必须仔细考虑并进行优化，因而采用了更为严格的设计规则，全新的设计流程，同时还要进行可制造性设计，信号完整性分析，功耗分析，采取更为复杂的工艺偏差模型等，使得后端设计在整个芯片设计周期中占据越来越长的设计时间，后端设计的重要性也越发明显。

1.1.2 设计研究的时代背景

目前，中国高度关注的国内芯片技术的发展与研发，也为此而努力，在国家试点建设高新开发区，

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