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纳米级工艺时代,IC设计分析需有更先进的设计工具

Franklin Zhao?? 2014年09月17日 ?? 收藏0
随着芯片工艺的向下发展,芯片设计师的设计难度不断增加。以往在0.35μm节点,设计师可以很快地进行反向设计,然而到45nm、28nm甚至是20nm节点时,他们却难以获取到先进的设计工具和设计方法技巧。芯愿景是一家做集成电路技术分析的公司,能够为客户提供分析先进IC的设计工具和技术分析服务。日前在国际集成电路研讨会暨展览会(IIC-China 2014)上,笔者走访了这家公司。

图1:IIC China展会芯愿景公司展台。
图1:IIC China展会芯愿景公司展台。

北京芯愿景软件技术有限公司销售总监石子信介绍说,IC设计有正向和反向两个方向,芯愿景的电路分析工具既支持正向设计也支持反向设计。该公司设计工具与Cadence电路分析器兼容,比如其版图设计工具Hierux Builder版图编辑器与Virtuoso Layout Editor兼容,Hierux Composer与Cadence Composer兼容,快捷键和操作习惯也是非常相似,使用户可以很轻易地上手,减少学习成本。同时,Hierux Builder、Composer等软件工具提供了加载图像背景的差异化功能,可以实现图像和原理图的交叉定位,既可以从图像(芯片Layout生产后解剖拍照得到图像)映射到原理图,也可以从原理图随时定位到图像。同时石子信也指出,其整套工具暂时没有DRC和LVS验证工具,做完layout后,需要依靠第三方验证工具(如Dracular或Calibre)来实现。

图2:北京芯愿景软件技术有限公司销售总监石子信。
图2:北京芯愿景软件技术有限公司销售总监石子信。

目前,芯愿景有三个系列的设计工具:Filmshop、ChipLogic Family和Hierux System。Filmshop是一个图像采集系统,与显微镜结合使用。国内外的显微镜厂商(比如蔡司、奥林巴斯和FEI)的机器都自带了图像采集软件,但是只适合做小规模的分析。如果是大倍率拍照(如几万倍)、几十万张图像一层的分析,就必须要用Filmshop来实现图像采集和后期拼接、旋转、切割、对准等处理。Filmshop拥有强大的数据处理算法,可以实现大规模图像的同层精确对准和异层无缝拼接。对于扫描电镜(SEM),由于景深较大,Filmshop只要设置好合适的焦距和区域,就可以实现图像的自动化拍摄。对于光学显微镜(OM),由于景深较小,芯片表面的不平整很容易引起图像变虚,就需要人工方式不断聚焦,聚清后再拍照,然后用Filmshop做后续图像处理。

ChipLogic是用户用得最多的一套软件,可以实现电路的提取和版图绘制。石子信表示,国内至少一半的IC Design House都在用这套工具,相对于设计师一般都掌握Synopsys或Cadence工具,掌握这套工具会成为其应聘的一个亮点。

Hierux工具则是用于层次化的整理。用ChipLogic把电路提取之后是平面的,可读性较差,Hierux可以对其进行整理归类。整理完之后,它可以导出标准格式(如Verilog、Spice、EDIF200、VHDL等),可直接导入Cadence等工具,对原理图进行仿真。

在易用性方面,这些工具很大程度上兼容Cadence工具。在合作模式上,芯愿景也非常灵活,既可以只帮助客户做产品的原理分析,也可以在其基础上帮助做仿真和Layout实现,甚至是找Foundry做Tapeout和测试等全套服务。

对于这些工具能够实现何种程度的芯片设计分析,石子信介绍,芯愿景曾帮助客户实现过40nm CPU的Layout。如果只是用来做芯片分析(比如Qualcomm移动处理器的分析),其支持的工艺最低为20nm。国外公司利用芯片分析工具主要是用于专利分析,随着iPhone6的上市,芯愿景近期也将收到大量的拆解和分析需求。

对于FRAM(铁电存储器)无法用切片的方式做分析的说法,他表示,分析FRAM的物理结构并没有问题,但是想分析其中的程序数据就需要做解密。如果能将其周边电路分析出来,分析其加密方式和算法,然后利用FIB修改电路等方式,绕过加密机制,理论上可以获取其内部的程序数据,但实际操作时,项目的复杂程度和分析周期都需视项目而定。

另外,在性能方面,他表示,要想实现芯片的功能设计没有问题,但是要想实现和原产品同样的高性能就会有难度。这不仅仅跟产品的设计有关系,还牵涉到工艺移植、Foundry的参数差异等各方面问题。比如TI的产品通常是在自己定制的生产线做加工,如果要设计TI兼容的产品,是不能到原生产线去加工的,只能在通用的生产线,如SMIC、TSMC、GLOBALFOUNDRIES等,但由于各生产线和原厂的参数不一致,这就需要反复地做Tapeout,多次修改和调试,才能得到满意的结果,在成本上很多小型设计公司就很可能吃不消。

总之,芯愿景将以持续的技术创新提供优质服务,继续助力于中国集成电路产业,争取为行业发展做出新的更大的贡献。

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