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[导读]芯片设计流程并非十分复杂,主要包含正反向设计两大步骤。在前面的两篇文章里,小编对芯片设计之反向设计的前四大步骤已做过详细阐述。而本文中,将对剩余的几大反向芯片设计步骤加以介绍,以帮助大家更好掌握芯片设计。

芯片设计流程并非十分复杂,主要包含正反向设计两大步骤。在前面的两篇文章里,小编对芯片设计之反向设计的前四大步骤已做过详细阐述。而本文中,将对剩余的几大反向芯片设计步骤加以介绍,以帮助大家更好掌握芯片设计。

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一、 电路仿真及修改电路整理好了,下一步就是进行电路的仿真及修改了,根据工艺选择步骤选择的工艺来进行。先说明一下这阶段所使用的工具:1、cadence spectre,一般集成在cadence ic5141里面,是模拟电路仿真工具(ps:最原始的版本是集成在IC5141内部,但功能不全,所以需要单独安装新版本,软件名为MMSIM61,随着版本的升级,它的名字也在修改),当然,数字电路也可以进行仿真,数字电路的本质还是模拟电路;2、synopsys公司的 Hspice,与spectre一样的仿真工具,另有些差别。3、Mentor公司的 Modelsim,主要在windows上使用,用于verilog网表的仿真。模拟电路仿真工作流程:在cadence中搭建好仿真环境,设置好仿真参数,选用spectre或者hspice,然后就可以进行仿真的。另外,也可以将电路导出成CDL网表,拷贝到Windows上,用Windows版本的Hspice进行仿真,这样做的优点是Windows易于操作。另外说明一下spectre和hspice的一项区别。spectre仿真的时候会保存所有电路节点的数据,这样做优点是方便查看各个节点的数据,缺点是仿真消耗的时间太长,保存的数据文件太大,这一点在遇到大型电路的时候会很耗时(不知道最新版本改进这一点没有,鄙人没有用过最新版的spectre)。hspice仿真之前可以自己选定所要查看的节点,这样做就可以减少仿真时间和减小数据文件的大小。数字电路仿真工作流程:在virtuoso schematic中将整理好的电路路中数字电路部分导出成网表文件,再拷贝到windows系统上进行仿真。windows系统上数字电路网表的仿真采用Modelsim。(这么做的原因是linux系统不太方便)使用Modelsim仿真,最重要的是写好testbench(貌似这句是废话)。关于电路的修改,这部分其实不好总结,因为每一款芯片都有不同的参数,所要修改的地方都不太一样,我所知道的是,必定要考虑修改的地方往往都是有关模拟电路的,例如,时钟振荡、复位电路、开漏输出管、带隙等,修改的目的是为了与当前所选用的工艺适配,以满足芯片datasheet的参数要求。另外,数字部分的电路其实一般来说是不需要修改的,但有时为了节省版图面积,会缩小寄存器管子的尺寸,毕竟缩小一个,就等于缩小了几十个。这一阶段其实是一个不断的迭代过程,它要和版图绘制结合起来,这样才能够保证芯片功能和性能的完整。

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二、版图绘制这部分在电路整理完之后就可以开始进行了,并配合电路仿真与修改,逐步晚上版图的绘制。该阶段所使用的主要工具有 1、cadence ic5141的版图绘制软件;2、cadence Dracula Diva或者Calibre,这两个用于版图DRC(设计规则检查)、LVS(版图一致性检查);一般而言,calibre会更加常用一些,毕竟这可是Mentor公司的招牌软件之一。在版图绘制好并进行各种检查无误之后,就可以tapeout,准备流片了。

三、测试规范IC设计师在芯片tapeout之后就要准备制定CP测试规范了,这是接下来CP测试流程的总纲,非常重要。测试规范的测试项主要来源于芯片datasheet,将重要的参数设置为测试项,并规定参数的合理分布范围以及每一个测试项的测试方法(流程)。这些测试参数以及测试方法将决定CP测试开发时所用到的测试环境ATE(auto test environment)。

四、CP测试开发根据测试规范,可以选定所需要的测试工具以进行整个测试环境的搭建工作。我所知道到用于芯片测试的测试仪有JUNO DTS-1000,ASL1000,V777,STS8200等。每一种测试仪适用于不同种类的芯片测试,测试仪主要分为数字测试,模拟测试,数模混合测试这三大类。CP测试开发所需要做的工作有:1,测试仪的选择(ps:这个阶段还要考虑一个重要的因素就是一次测试多少颗裸芯,也就是CP测试常说的多少个site,这关系到后续测试程序的编写,以及DUT板的制作,非常重要);2,根据测试仪开发测试程序;3,制作测试裸芯片用DUT板,扎PAD位的针由测试厂制作并焊接在DUT上(ps:DUT板有时候也叫针卡);4,自制测试仪(可选),当测试仪并不能完成某些特殊测试项的要求时,还得自己制作测试仪。例如,红外接收芯片测试所需要用到的扫频仪,若采用非自制扫频仪,测试时间将非常长,必须自己制作。5,测试数据的分析。对测试数据的分析有助于对测试方法的改进和对芯片设计的改进。CP测试在整个芯片反向设计中占据着重要位置,所花费的人力、物力是非常多的,还需要频繁和测试厂交流,所以CP测试显得非常复杂。在CP测试开发完之后,会进行COB测试,之后才进行CP测试的调试阶段,以及正式批量测试阶段。

五、COB测试所谓COB测试,其实就是Chip On Board(将裸芯打线在PCB板上或者将封装好的芯片焊接在PCB上,并将引脚引出),它是在CP测试进行之前进行的一项测试(也在成品测试之后进行),用于初步判断芯片的功能和性能,如果这批次随机采样的几颗芯片功能和性能都很烂就暂时不必进行CP测试了。另外,COB测试相比于CP测试具有更多的灵活性,可以测试更多的测试项,获取有关芯片更为全面的信息。当然,COB测试也是需要开发一套相应的测试环境的。开发的工作根据芯片的不同,工作量会有很大的不同,例如,如果有I2C通信引脚的芯片,需要用到USB转I2C芯片,例如FT232。通过在电脑上编程,通过控制USB转I2C芯片来控制待测芯片。这样的话,搭建整个测试环境就会比较复杂。如果是模拟芯片,例如电源管理类芯片,需要使用LabView编程来控制数字源表进行自动化参数测量。总之,COB测试也是芯片设计中一个比较重要的流程,这部分的工作内容,比较难以叙述,简单的,就用数字源表测试几项参数就行了,复杂的都会基于软件控制的形式进行半自动的测试。具体说来,1、开发在PC端开发测试的程序,例如LabView;2、设计测试芯片的电路板,并留下与PC通信的接口,通常采用单片机做主控芯片;3、搭建测试所需要的环境,比如说遮光要求。过程叙述得很简单,但实际开发并不容易,难度视待测芯片而异。

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六、成测开发在CP测试完了之后,裸芯就可以送到成测厂进行划片和封装了,在这期间,IC设计师所要做的工作就是依据制定成品测试的规范并进行成品测试的开发。这部分的工作其实和CP测试的工作是类似的,只不过,相对于CP测试而言,成品测试的测试项会少很多。许多CP测试用到的测试项,比如,烧调之类的,成品测试就不会进行了,其余步骤均与CP测试一致。

七、可靠性测试当芯片封装好,并通过了成品测试之后,并不意味着芯片的测试就结束了,还有芯片可靠性测试。在成测结束,并把样品返回设计师手中之后,设计师还需进行COB测试,并在这时预留几颗芯片不参与接下来的可靠性测试,这几颗芯片将在可靠性测试之后作为对比之用。芯片可靠性测试,是衡量芯片的质量和寿命的一项测试。它具体包括环境测试、EMC测试、其它测试等三大项。细分项有高温低温测试、高温高湿测试,抗静电测试等等,全部的测试项可参考IC可靠性测试项目。每一款芯片都有与其对应的可靠性测试项,并不是所有测试项目都要测。我们只要关注与该芯片适配的测试项就行。具体如何决定测试项,这需要与芯片的用途有关,每一种用途,它的测试要求都是不一样的。可靠性测试实验比较简单,但是,芯片的可靠性却是由此来衡量的。可靠性测试需要的测试工具都比较昂贵,当然工具的重复使用性也是比较好的。每一个测试项都对应这一套测试设备。

八、成品开发设计出的芯片必须配置相应的使用方案,才能将芯片推广出去,客户才能够更好的使用芯片。不同用途的芯片,它的使用方案不一样,差别也是非常巨大的。像单片机、ARM、FPGA类芯片,配置的可不是简单的使用方案,而是一整套使用它的系统。电源管理芯片,需要配置一个电源管理芯片的一套应用方案,并且需要具有一定的竞争力,这才能够将芯片卖出去。所以成品开发是芯片能否卖出去的关键。我所接触到的成品开发,基本是以单片机为主控芯片的开发方案。

以上便是此次小编带来的有关“芯片设计”的相关内容,结合前面带来的两篇文章,相信大家对芯片设计的反向设计流程已有熟练掌握。最后,希望大家在芯片设计的道路上越走越远。

换一批

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