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目录1

前言1

第1章 背景知识1

1.1 集成电路工艺、分类和设计方法的演进1

1.1.1 集成电路工艺介绍1

1.1.2 集成电路的分类2

1.1.3 集成电路设计方法的演进4

1.2 目前面临的问题和发展方向5

1.2.1 物理综合技术6

1.2.2 设计重用和SoC设计7

1.2.3 片上网络（NoC:Network-on-a-Chip）8

1.2.4 FPGA动态可重构技术9

1.2.5 提高设计的抽象层次10

1.3 本书的内容和范围10

参考文献11

第2章 芯片设计流程和工具13

2.1 需求分析和需求管理14

2.2 算法（Algorithm）和构架（Architecture）设计15

2.3 模块设计和RTL实现17

2.4 综合（Synthesis）18

2.5 时序验证20

2.6 原型验证（Prototyping）21

2.7 后端设计（Back-end）22

2.8 生产测试（Manufacturing Test）24

2.9 工具的作用25

参考文献27

第3章 构架（Architecture）设计28

3.1 芯片构架选择和设计28

3.1.1 软硬件划分29

3.1.2 功能模块的划分和接口定义31

3.1.3 IP选择和设计32

3.1.4 模块互连机制的选择和设计37

3.1.5 构架建模和仿真39

3.2 芯片设计的特殊考虑42

3.2.1 芯片制造商和工艺的选择42

3.2.2 设计的层次化43

3.2.3 时序闭合性设计（Design for Timing Closure）43

3.2.4 可调试性设计（Design for Debug）49

3.2.5 可测性设计（Design for Test）49

3.2.6 可验证性设计（Design for Verification）58

3.2.7 低功耗设计59

3.2.8 封装和引脚64

3.3 制定构架（或功能）规范64

3.4 制定功能验证计划66

3.4.1 功能验证的基本概念和方法67

3.4.2 随机测试（Random Test）70

3.4.3 衡量功能验证的质量70

参考文献71

第4章 RTL级设计和仿真73

4.1 概念73

4.2 RTL代码编写的规则75

4.2.1 通用规则75

4.2.2 VHDL设计规则82

4.2.3 Verilog设计规则82

4.2.4 使用HDL检查工具对RTL设计规则进行检查83

4.3 RTL级设计与综合及后端设计的关系86

4.3.1 RTL级设计的综合结果86

4.3.2 在RTL编码中考虑时延93

4.3.3 在RTL编码中考虑面积问题112

4.3.4 在RTL编码中考虑功耗问题115

4.3.5 在RTL编码中考虑可测性问题118

4.3.6 在RTL编码中考虑布线问题119

4.4 典型设计应用130

4.4.1 时钟和复位130

4.3.7 根据综合结果改进RTL级设计130

4.4.2 状态机142

4.4.3 存储单元（RAM,Gray码FIFO，CAM设计，堆栈）154

4.4.4 寄存器空间和CPU接口的设计170

4.4.5 双向信号和内部总线173

4.4.6 增强代码的可移植性175

4.4.7 基本逻辑单元设计180

4.5 RTL级设计的仿真验证196

4.5.1 与仿真相关的概念196

4.5.2 仿真竞争（Simulation Race）209

4.5.3 仿真中的常见问题和解决211

参考文献218

第5章 逻辑综合和相关技术220

5.1 综合（Synthesis）的概念和流程220

5.1.1 逻辑综合221

5.1.3 静态时间分析223

5.1.2 等效性检查（Equivalence Check）223

5.1.4 布局布线和验证224

5.2 使用DC进行综合224

5.2.1 预备知识226

5.2.2 准备HDL文件239

5.2.3 确定设计库244

5.2.4 DC对设计的一些操作246

5.2.5 定义设计的环境250

5.2.6 定义设计约束（Constraints）254

5.2.7 设计优化267

5.2.8 分析和解决设计中存在的问题281

5.3 扫描综合286

5.3.1 扫描替换和扫描链组装286

5.3.2 自底向上和自顶向下的扫描插入290

5.3.3 如何获得最好的测试结果291

5.3.4 边界扫描（Boundary Scan）292

5.4 静态时间分析293

5.4.1 PT基础294

5.4.2 PT基本操作296

5.4.3 Pre-layout静态时间分析298

5.4.4 Post-layout静态时间分析300

5.4.5 静态时间分析报告302

5.5 等效性检查304

5.5.1 基本概念304

5.5.2 Formality基础306

5.5.3 Formality的一些关键概念307

参考文献315

第6章 芯片设计的项目管理316

6.1 项目计划316

6.1.1 功能、性能、成本以及设计周期的权衡317

6.1.2 项目策划的原则317

6.1.3 项目策划的流程318

6.1.4 项目计划（project plan）的内容319

6.1.5 挑选项目成员322

6.2 项目控制与度量323

6.2.1 项目跟踪与控制323

6.2.2 芯片设计生产率的度量324

6.2.3 缺陷分析328

6.3 风险管理329

6.3.1 风险评估330

6.3.2 风险最小化332

6.4 数据管理334

6.4.1 数据管理规则334

6.4.2 芯片设计文档342

6.4.3 配置管理343

6.5 芯片设计的质量保证347

6.5.1 质量保证的主要功能347

6.5.2 质量保证活动的管理348

6.5.3 项目中的评审349

参考文献353