ASIC设计理论与实践:RTL 验证.综合与版图设计

超深亚微米时代集成电路设计方法与设计工具 通过模块化实例来打通ASIC设计各阶段要领 用模块集成来完成一个完整的CPU设计 源于多年课程实践的积累，培养集成电路设计人才，实现真正“中国芯”

本书主要介绍了数字集成电路的设计理论与实践方法，通过一个完整的CPU电路RTL级验证、综合及版图设计，让读者系统、全面地了解ASIC设计流程。本书主要内容包括：ASIC设计方法概述、设计流程及各阶段用到的设计仿真工具；Verilog HDL基础语法及测试程序建模方法概述；ASIC设计实验环境搭建；CPU基本原理、相关指令系统及对应的功能实现；RTL级设计及仿真、电路综合以及版图设计等各层次概念及物理意义等。 本书内容翔实，图文并茂，由浅入深地介绍了数字集成电路的设计方法与流程，以ASIC理论、CPU基本理论为支撑，结合Verilog HDL语法基础，用“实验+验证”的实例方式讲解ASIC设计各阶段流程，使读者能快速上手，并且为以后的ASIC设计打下坚实的基础。本书设计实例基于Synopsys公司的相关EDA工具。 本书可作为高等院校电子科学与技术、电子信息科学与技术、计算机科学与技术、通信工程等专业的本科生或研究生教材，也可作为相关专业教师或设计工程师的学习参考资料。

刘雯，任教于北京邮电大学电子工程学院，主要研究方向为室内外高精度定位技术及位置服务。主持国家重点研发计划课题和国家国家自然科学基金面上项目各1项，主持完成国家863课题1项；获得国家科技发明二等奖和国家科技进步二等奖各1项，教育部、中国电子学会、中国通信学会等省部级奖励7项指导学生参加全国研究生电子设计大赛赛获得初赛一等奖；在国际期刊及相关专业国际会议发表学术论文30余篇。

第 1章 ASIC概述 1 1.1  ASIC概念  2 1.2  ASIC设计方法  3 1.3  ASIC设计流程  4 1.3.1  设计需求分析  4 1.3.2  模块设计及验证  5 1.3.3  逻辑综合及验证  6 1.3.4  版图设计  6 1.3.5  参数提取与静态时序分析  6 1.3.6  物理验证  7 1.4  集成电路设计工具  7 1.4.1  EDA公司简介  7 1.4.2  设计流程各阶段所用工具  8 1.5  全书架构  10 第  2章 Verilog HDL基础及实验环境  11 2.1  Verilog HDL硬件描述语言  11 2.1.1  Verilog HDL语法基础  12 2.1.2  Verilog HDL模块设计  24 2.1.3  Verilog HDL测试程序建模方法  33 2.1.4  Verilog HDL的编写技巧  38 2.2  ASIC设计工具运行环境  40 2.2.1  Linux组成结构  40 2.2.2  环境变量设置  43 2.2.3  Linux相关命令  45 第3章  中央处理器  48 3.1  CPU概述  48 3.2  CPU的指令系统  49 3.2.1  指令的基本格式  49 3.2.2  指令分类  50 3.2.3  寻址方式  52 3.2.4  指令周期  54 3.3  CPU的功能实现  55 3.3.1  存储器  55 3.3.2  程序计数器  55 3.3.3  指令寄存器  56 3.3.4  地址多路选择器  56 3.3.5  算术逻辑单元  57 3.3.6  累加器  57 3.3.7  状态控制器  58 3.3.8  CPU  59 第4章  RISC_CPU RTL级设计及仿真  60 4.1  RISC_CPU设计流程  60 4.2  RTL编译与仿真工具使用  60 4.3  RTL级设计与仿真  62 4.3.1  选择器设计  62 4.3.2  程序计数器设计  64 4.3.3  指令寄存器设计  66 4.3.4  算术逻辑单元设计  69 4.3.5  存储器设计  72 4.3.6  设计时序逻辑时采用阻塞赋值与非阻塞赋值的区别  75 4.3.7  状态控制器设计  77 4.3.8  CPU集成设计及验证  81 第5章  电路综合  86 5.1  逻辑综合  86 5.1.1  逻辑综合定义  86 5.1.2  数字同步电路模型  86 5.1.3  时序驱动电路设计  89 5.1.4  综合的三个阶段和综合的层次  90 5.2  基于Design Compiler的逻辑综合流程  92 5.2.1  逻辑综合流程  92 5.2.2  设置库文件  92 5.2.3  读入设计文件  94 5.2.4  施加设计约束  94 5.2.5  定义环境属性  97 5.2.6  综合及结果输出  98 5.2.7  结果分析  99 5.2.8  综合后仿真  101 5.3  综合实验  102 5.3.1  建立工作目录  102 5.3.2  设置工作环境  103 5.3.3  添加PAD  104 5.3.4  编写综合脚本  105 5.3.5  综合的执行  106 5.3.6  综合结果分析  106 5.3.7  门级电路仿真  109 第6章  版图设计  110 6.1  版图设计定义及内容  110 6.1.1  版图设计定义  110 6.1.2  版图设计的输入输出  110 6.1.3  版图设计用到的库文件  111 6.2  基于IC Compiler的版图设计流程  113 6.2.1  ICC的启动和关闭  114 6.2.2  数据准备  115 6.2.3  布图规划  115 6.2.4  布局  118 6.2.5  时钟树综合  118 6.2.6  布线  119 6.2.7  参数提取和后仿真  120 6.2.8  物理验证  121 6.3  版图设计实验  121 6.3.1  实验内容和目的  121 6.3.2  实验指导  121 附录一  Verilog语言要素  135 附录二  各阶段常用命令使用说明  148 附录三  Linux常用命令及说明  153 参考文献  157