
設(shè)計(jì)過程1)功能設(shè)計(jì)的目的是為電路設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備,將系統(tǒng)功能用于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),便于按系統(tǒng)、電路、元件的級(jí)別做層次式設(shè)計(jì)。2)邏輯設(shè)計(jì)的結(jié)果是給出滿足功能塊所要求的邏輯關(guān)系的邏輯構(gòu)成。它是用門級(jí)電路或功能模塊電路實(shí)現(xiàn),用表、布爾公式或特定的語言表示的。
3)電路設(shè)計(jì)的目的是確定電路結(jié)構(gòu)(元件聯(lián)接關(guān)系)和元件特性(元件值、晶體管參數(shù)),以滿足所要求的功能電路的特性,同時(shí)考慮電源電壓變動(dòng)、溫度變動(dòng)以及制造誤差而引起的性能變化。4)布圖設(shè)計(jì)直接服務(wù)于工藝制造。它根據(jù)邏輯電路圖或電子電路圖決定元件、功能模塊在芯片上的配置,以及它們之間的連線路徑.為節(jié)約芯片面積要進(jìn)行多種方案比較,直到滿意。5)驗(yàn)證是借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)電路功能、邏輯和版圖的設(shè)計(jì),以及考慮實(shí)際產(chǎn)品可能出現(xiàn)的時(shí)延和故障進(jìn)行分析的過程。在模擬分析基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行修正。為了爭(zhēng)取產(chǎn)品一次投片成功,設(shè)計(jì)工作的每一階段都要對(duì)其結(jié)果反復(fù)進(jìn)行比較取優(yōu),以取得最好的設(shè)計(jì)結(jié)果。
設(shè)計(jì)方式一般可分為全定制設(shè)計(jì)和半定制設(shè)計(jì)。前者是按圖所示流程依次完成設(shè)計(jì)的各個(gè)階段,后者是在設(shè)計(jì)的某個(gè)階段利用已有成果,進(jìn)行的更有效設(shè)計(jì)。例如對(duì)已具有合理的版圖結(jié)構(gòu)、經(jīng)過實(shí)際使用證明是實(shí)用的模塊電路進(jìn)行半定制設(shè)計(jì),就可節(jié)約布圖或制造時(shí)間。標(biāo)準(zhǔn)單元法、門陣列法、可編程邏輯陣列法都是利用模塊化電路進(jìn)行半定制設(shè)計(jì)的常用方法。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,以單元電路庫、宏單元庫形式開發(fā)的基本單元越豐富,越有利于電路設(shè)計(jì)。這些庫包括基本門、觸發(fā)器、譯碼器、微處理器核心電路、ROM、RAM以及模擬電路模塊等。通常對(duì)庫單元的描述有名稱,功能,布爾表達(dá)式,邏輯圖,電路圖,電學(xué)參數(shù),版圖外框,輸入、輸出口和版圖結(jié)構(gòu)等。
加工工藝專用集成電路的基本工藝是CMOS,雙極型,BiCMOS等。BiCMOS是一種混合工藝,它具有雙極型和CMOS的雙重特點(diǎn),便于提高工作速度、降低功耗、提高集成度和實(shí)現(xiàn)模數(shù)電路的混合。砷化鎵(GaAs)半導(dǎo)體材料的使用不僅提高了電路的工作速度,而且功耗也小。隨著所需功能越趨復(fù)雜,器件尺寸逐漸減小、引腳數(shù)增多,專用集成電路為滿足引線數(shù)、體積、散熱性能,芯片和內(nèi)引線壓焊工藝自動(dòng)化,器件裝上印制電路板時(shí)的便捷程度等方面要求,采用了四邊均有引線的正方形外殼、或并排布置兩行外引線等封裝工藝。對(duì)于要求高密度組裝的、耐強(qiáng)烈震動(dòng)和嚴(yán)酷的溫、濕環(huán)境的電子系統(tǒng),已采用芯片載體式封裝和帶式自動(dòng)鍵合封裝,提高了它們?cè)谟≈齐娐钒迳习惭b作業(yè)的自動(dòng)化程度,減小了體積、降低了重量。專用集成電路也采取多芯片技術(shù),用多種工藝和電路技術(shù)分別制備單個(gè)芯片,更便于設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試多功能的專用集成電路。
測(cè)試專用集成電路要求電路設(shè)計(jì)人員緊密地參與測(cè)試,從電路設(shè)計(jì)的開始就需要考慮產(chǎn)品的測(cè)試方案與方法。測(cè)試設(shè)計(jì)是開發(fā)專用集成電路的一項(xiàng)重要設(shè)計(jì)內(nèi)容。在設(shè)計(jì)電路時(shí),設(shè)計(jì)一些附加的自動(dòng)測(cè)試電路,且與所設(shè)計(jì)的功能電路集成在同一芯片上。芯片加工后,這些附加電路在軟件支持下,自動(dòng)地完成芯片功能的測(cè)試。這種測(cè)試方式不受限制地測(cè)試內(nèi)部節(jié)點(diǎn),能與被測(cè)電路同步工作,提高測(cè)試質(zhì)量,節(jié)省時(shí)間。傳統(tǒng)的測(cè)試方式仍是專用集成電路生產(chǎn)中使用的一種主要方法,希望將對(duì)輸入激勵(lì),輸出響應(yīng)采樣和測(cè)試過程控制在一個(gè)自動(dòng)測(cè)試設(shè)備上進(jìn)行,否則難以應(yīng)付不斷擴(kuò)大的電路規(guī)模與功能。材料缺陷、加工偏差、工作環(huán)境惡劣,尤其是設(shè)計(jì)錯(cuò)誤都會(huì)引起電路失效。電路設(shè)計(jì)人員借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng),在電路設(shè)計(jì)過程中對(duì)可能的故障進(jìn)行模擬,分析故障屬性,檢測(cè)并確定故障位置以改進(jìn)電路設(shè)計(jì),并使之在生產(chǎn)過程中就可方便地檢測(cè)到這些故障。
半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件的開發(fā),給專用集成電路發(fā)展與應(yīng)用提供了有力支持。80年代末,電路的復(fù)雜程度平均為數(shù)萬門,最小線寬為1μm,工作效率約有百兆赫。集成電路正向每片上百萬門,芯片面積增加到1平方英寸,加工線寬達(dá)0.2μm的程度發(fā)展。數(shù)字、模擬、或者數(shù)模混合的專用集成電路已廣泛用于各類通信系統(tǒng)、圖像與信號(hào)處理領(lǐng)域、高質(zhì)量視聲產(chǎn)品、機(jī)電控制、測(cè)量電路以及計(jì)算機(jī)中。在軍事與航空航天部門,專用集成電路更受到特別的重視,許多關(guān)鍵的電子系統(tǒng)都已使用自己的產(chǎn)品。隨著新材料、新工藝的出現(xiàn),專用集成電路的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大、延伸。