IC產業常用術語:SDC? DRC? EC? -小白筆記 (1)

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(S)IP: (Silicon) Intellectual Property

就是智慧財產權那個IP沒錯,半導體業界裡也習慣簡稱IP,意指Silicon IP,叫做矽智財;IP到底是什麼?最常見的解釋就是樂高積木譬喻法,把設計IC想成用樂高積木蓋房子,會有一塊基地,上面要用各種尺寸大小的樂高積木來蓋,用幾個黃色的先組好一些柱子,用幾個咖啡色的組好幾片屋頂,再把他們相互拼接,IP就像那些預先組好的柱子或是屋頂,是設計好並經過驗證的一些功能組塊,在設計IC時可以直接把這些現有組塊拿來用,不用再從頭開始重新設計電路。

EDA: Electronic Design Automation

設計IC用的各種電腦軟體,由三巨頭Synopsys、Cadence、Siemens把持主要市場(原本是Mentor Graphics,2016已被Siemens收購),高階製程幾乎壟斷,在整段設計流程中各有各的強項,各別流程中使用的工具也差不多是贏者全拿,比如做邏輯合成的幾乎都用Synopsys的Design Compiler,驗證DRC和LVS的都是用Siemens的Calibre。

DRC: Design Rule Check

驗證畫出來的IC layout符合各製程下的設計規範,最基本的三種類型:最小線寬(minimum width)、最小線距(minimum spacing)、最小覆蓋面積(minimum enclosure);稍微用蓋房子想像,各種大小不一的木條搭成結構體,最細的木條不能太小以免強度不夠,木條間隔若太寬也可能無法承重,木條互相卡榫的地方要有一定的接觸面積。
最先遇到的術語之一,可能因為一進公司就剛好在趕tapeout,整天都在問DRC剩多少,DRC clean是IC要可以下線生產的最基本底線,實在改不了的地方要請晶圓廠同意接受(waive)。

LVS: Layout Versus Schematic

驗證畫出來的IC layout和原始的電路(schematic)設計之間的差異,畫完的layout經工具轉成netlist,拿來和當初原始設計的電路圖的netlist比較,兩者須一致(功能等價)即滿足驗證。
最先遇到的術語之一,LVS clean後開始進行DRC clean,LVS clean也是IC要可以下線生產的最基本底線。

PDK: Process Design Kit

就是晶圓廠打包好的工具包,設計IC最終要讓它可以被生產製造出來,所以是由晶圓廠把製程相關的知識,包括設計規則文件、電學規則文件、光罩各層定義文件、SPICE模型…等等,讓工程師在設計過程中更順利;比如我有學過水電知識,但我要去別人家修理時可能還是會忘記帶這個帶那個,若公司會幫我配置好工具包,我就是帶這一包出門所有問題都可以解決。

EC: Equivalence Check

等價性檢查,用數學模型證明以兩種不同形式呈現的設計表現出一樣的行為,通常是指synthesis過後的netlist和源頭RTL source code比較,但在整個IC design flow中,每一層級經過處理後的輸出產物都要回去和上一層級做比較驗證,也都是相似的概念。

SDC: Synopsys Design Constraints

是一種檔案格式,內容定義對電路的時序、面積、功耗的限制,簡單理解它就是前端的電路設計工程師替這個電路規範的一些限制,後端在進行實際的physical implementation的時候要遵守,很粗糙的舉例比如:訊號從這裡進入到出來不能超過0.000000000000000001秒,那可能走線就不能走這麼長,線要畫短一點。

SPICE model: Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis

是用來模擬電子電路內的類比訊號的軟體,由晶圓廠(FAB)提供給設計端,因為是晶圓廠透過蒐集實際製程做出來的silicon data,抽取裡面各器件(比如電晶體、電容、電阻...等)的參數,形成對應的數學模型,讓設計端可以透過SPICE model來模擬自己設計的電路表現行為是不是符合預期,也就是工程師設計了一個電路,把SPICE model套進去模擬,看看電路跑出來的結果(波形什麼的)是不是跟預想的一樣。

SPEF: Standard Parasitic Exchange Format

由工具產生,是紀錄接線的RC值。只要講到RC這兩個字就只能是電阻Resistance和電容Capacitance,不是recycle,畫完的layout圖可以經由工具把裡面的器件及接線相互影響產生的效應:比如信號延遲、雜訊等,計算轉換成RC值抽取出來(SPEF),建立數學模型,以便進行後續的時序、功耗、信號完整性等等分析,看是不是符合預期。

SI/PI: Signal Integrity/Power Integrity

中文翻譯就很好理解:訊號完整性/電源完整性(我本來不知道integrity還有這個含義呢~),電子電路設計就是都在講signal/power/ground,到底要輸出輸入什麼就是訊號signal,那也要給它動力power讓它可以運行,然後接地線ground意指相對的低電位,作為基準當參考點;做SI/PI模擬就是在對設計的電路進行各種分析,常常討論的問題主要有串擾(crosstalk,英文比較好理解,想成兩條信號線彼此互相講話干擾)、訊號損失(loss)、抖動(jitter)、雜訊(noise)、電磁干擾(EMI)等;在整個IC design flow中都會一直做SI/PI模擬分析,甚至到封裝、電路板設計都是很重要的參考數據。
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從系統廠進入半導體產業中的IC設計服務公司,粗略地說都是做硬體的專案管理,不過有很多文化、著重點、思考邏輯真的非常不同,分享一點我的自身經歷,看看不同產業不同公司的差異。
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