經(jīng)驗豐富的 ASIC 工程師可能會告訴項目團(tuán)隊的初級成員，沒有捷徑可走，尤其是當(dāng)挑戰(zhàn)因素發(fā)揮作用時，例如：如果設(shè)計要在現(xiàn)代、激進(jìn)的工藝節(jié)點上實施；或者，如果項目團(tuán)隊依賴的半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán) （IP） 可以占芯片的 70% 之多；或者如果 ASIC 有 5 億個或更多的門；或者，如果項目團(tuán)隊將部分或全部設(shè)計委托給合同設(shè)計公司，他們可以省去很多細(xì)節(jié)，但信任一個單獨的組織。在任何這些情況下走捷徑都可能出錯。

然而，這并不意味著沒有途徑可以簡化設(shè)計過程。每次確保項目成功都需要使用基于多年實踐項目管理經(jīng)驗的設(shè)計管理系統(tǒng)，以確保每個項目都按計劃進(jìn)行并實現(xiàn)其目標(biāo)。因此，以下重點關(guān)注設(shè)計 ASIC 設(shè)計管理系統(tǒng)和實施已成為工程師和管理人員重要資源的決策。

設(shè)計管理系統(tǒng)簡化流程

設(shè)計公司在設(shè)計芯片時有許多目標(biāo)，從實現(xiàn)最高性能設(shè)計到在盡可能短的時間內(nèi)完成設(shè)計，同時保持高質(zhì)量。

ASIC 設(shè)計人員通常比 FPGA 設(shè)計人員需要考慮更多。例如，大部分設(shè)計可以由第三方 IP 或以前實現(xiàn)的代碼片段組成。此外，工藝技術(shù)變得越來越小，而門數(shù)繼續(xù)增加，使得驗證（或驗證 ASIC 是否按預(yù)期工作）成為必要。

因此，ASIC 設(shè)計管理系統(tǒng)的目標(biāo)是以最小的開銷提供項目的一致性，以便所有設(shè)計都以可預(yù)測的方式進(jìn)行。

隨著新的半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展，每個設(shè)計都受到越來越復(fù)雜的工具鏈的影響。項目管理的一個困難和對一致性的威脅是每個工程師對設(shè)計應(yīng)該如何通過工具有不同的想法。例如，個別工程師喜歡通過調(diào)用工具和管理結(jié)果的腳本來自動化他們的 ASIC 設(shè)計部分的流程。他或她可能有一個腳本例程，有助于簡化詳細(xì)時序分析的輸出結(jié)果。如果管理不當(dāng)，這可能會導(dǎo)致“簡歷依賴”，即每個項目都根據(jù)工程師的歷史、技能和突發(fā)奇想進(jìn)行管理。如果發(fā)生這種情況，如果工程師加入或離開公司，每個項目都會面臨風(fēng)險，并且很難將工程師從一個項目轉(zhuǎn)移到另一個項目。

ASIC 設(shè)計管理系統(tǒng)是一個基于軟件的平臺，它提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的、一致的方式來進(jìn)行所有設(shè)計（圖 2），通過使用不同的模塊來平衡所有項目的需求，包括數(shù)據(jù)管理器、構(gòu)建管理器、分析儀和監(jiān)視器。

圖 2： ASIC 設(shè)計管理系統(tǒng)為每個設(shè)計提供一致的格式。例如，其中一個系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)管理器、構(gòu)建管理器以及分析器和監(jiān)視器。

文件、文件和更多文件

在項目的生命周期中，將使用和創(chuàng)建許多文件，并調(diào)用許多工具，分析結(jié)果并用于確定下一步做什么。設(shè)計管理系統(tǒng)通過在整個芯片實現(xiàn)過程中提供一致的方法和流程來自動化和管理這個過程。

ASIC 設(shè)計中的事情很容易出錯，并且很容易相信其他人已經(jīng)完成的先前工作。從腳本到代碼再到庫文件，在不檢查所有內(nèi)容的情況下繼續(xù)進(jìn)行可能會產(chǎn)生可能導(dǎo)致返工的問題。

種類繁多的庫文件就是一個很好的例子，尤其是當(dāng)?shù)谌?IP 與反映不同過程變體和角落的大量文件一起使用時。即使有已建立的流程，在這些文件中發(fā)現(xiàn)軟件錯誤也并不罕見，并且存在真正的風(fēng)險，即直到項目后期才能發(fā)現(xiàn)此類錯誤。由于庫文件和數(shù)據(jù)的變體如此之多，很容易錯誤地使用錯誤的變體，因此需要一種管理修訂控制的方法。

通常，這些庫文件是通過從原始位置復(fù)制到項目的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中來手動管理的，這很容易出錯。文件名或目錄名可能指示哪些文件，但這些名稱可能與文件中的內(nèi)容無關(guān)，并且實際上可能是錯誤的。這就是設(shè)計管理系統(tǒng)可以通過自動定位、審查和存儲項目的所有輸入文件來提供幫助的地方。它解析（分析、組織和分發(fā)）文件的內(nèi)容，以確保不會發(fā)生錯誤。它強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)文件結(jié)構(gòu)，因此可以在設(shè)計階段的早期發(fā)現(xiàn)潛在問題，而不是在它們可能影響進(jìn)度和成本時發(fā)現(xiàn)。

自動化分析在設(shè)計的早期審查中起著至關(guān)重要的作用。掃描所有設(shè)計和 IP 文件以提取層次結(jié)構(gòu)、跟蹤時鐘并檢查模塊連接性。來自這些早期分析的信息有助于設(shè)計工程師將精力集中在設(shè)計中更有問題的領(lǐng)域。

自動優(yōu)化

完成預(yù)設(shè)計分析后，即可繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計工作。構(gòu)建管理器和分析器模塊是此階段的重要組件。構(gòu)建管理器封裝了整個 ASIC 流程，確保每個項目都具有相同的結(jié)構(gòu)。個別工程師不維護(hù)自己的構(gòu)建腳本。相反，設(shè)計管理系統(tǒng)自動生成構(gòu)建腳本（程序指令集）并為用于設(shè)計 ASIC 的 EDA 工具所需的所有各種文件創(chuàng)建工作目錄。

ASIC 設(shè)計不是一個線性過程，許多設(shè)計策略中的哪一個可能最有效可能并不明顯。構(gòu)建經(jīng)理創(chuàng)建并運(yùn)行一系列不同的設(shè)計選項，以便項目團(tuán)隊可以審查它們并找到最佳解決方案。

同時，分析器執(zhí)行結(jié)果聚合和優(yōu)化（圖 3）。從綜合和仿真到驗證和測試的各種電子設(shè)計工具將生成大量不同的結(jié)果文件，對于人類來說，這些文件不易閱讀，難以識別最緊迫的問題。分析器從文件中提取結(jié)果并將它們匯總在一個地方，從而更容易查看當(dāng)前構(gòu)建的狀態(tài)。

圖 3：分析器模塊從文件中提取結(jié)果并將它們匯總在一個地方。

實現(xiàn) ASIC 頂層

借助設(shè)計管理系統(tǒng)，ASIC 設(shè)計中的各個模塊可以直接實現(xiàn)。每個工程師都從平面圖中分配了一塊不動產(chǎn)，假設(shè)有足夠的硅區(qū)域可以工作，則該區(qū)域內(nèi)的布局和布線可以順利進(jìn)行。它需要額外的邏輯和互連來將塊連接到一個單一的設(shè)計中頂級，這可能具有挑戰(zhàn)性。

在設(shè)計平面圖時，為頂層 ASIC 集成留出空間以確保頂層邏輯（組件）能夠適應(yīng)通道是至關(guān)重要的。這些添加的組件必須填充到成品塊周圍和穿過的通道中。

根據(jù)大小和復(fù)雜性，一個芯片設(shè)計項目可能涉及少數(shù)到數(shù)十名工程師，他們同時在不同的模塊上工作。項目經(jīng)理希望了解項目的不同方面是如何進(jìn)行的。

顧名思義，監(jiān)控模塊對每個設(shè)計活動的當(dāng)前狀態(tài)具有持續(xù)可見性。由于它在后臺工作，它使管理人員可以了解進(jìn)度，而不會干擾和減慢設(shè)計工作。任何可識別的問題都將可見。因為它們被及早發(fā)現(xiàn)，所以它們可以及早修復(fù)，隨著項目的進(jìn)展，進(jìn)度表不太可能出現(xiàn)。

到達(dá)終點線

流片是項目中最關(guān)鍵的時間，必須解決對設(shè)計的任何最終更改。其中包括 ECO（對網(wǎng)表的更改）和 DCO（對 RTL 代碼的更改）（參見圖 4）。在理想情況下，對設(shè)計的所有更改都將在流片之前就位。實際上，最終設(shè)計變更將被識別并且必須在最終流片之前解決，這是設(shè)計過程的預(yù)期部分。

設(shè)計管理系統(tǒng)應(yīng)該能夠適應(yīng)最后一刻的更改并將它們合并到設(shè)計中，而無需返回并重新開始。由于設(shè)計管理系統(tǒng)可以直接訪問所有項目數(shù)據(jù)，它可以快速接受設(shè)計更改并使用新數(shù)據(jù)自動重新運(yùn)行設(shè)計。

圖 4：設(shè)計管理系統(tǒng)可以適應(yīng)最后一刻的更改并將它們合并到設(shè)計中。

贏得高風(fēng)險的 ASIC 設(shè)計游戲

ASIC 設(shè)計的風(fēng)險是巨大的，從失去市場機(jī)會和收入到公司因設(shè)計失敗而倒閉。在冒險走捷徑時，很多事情都會出錯。通過建立標(biāo)準(zhǔn)的項目流程和結(jié)構(gòu)，項目團(tuán)隊可以自信地參與每個新項目，相信它將以可預(yù)測、有序的方式進(jìn)行——這比走捷徑要好得多。該過程應(yīng)包括設(shè)計管理系統(tǒng)的實施。例如，Uniquify 開發(fā)并實施了 Perseus，這是一個構(gòu)成項目主干的設(shè)計管理系統(tǒng)。這樣的設(shè)計管理系統(tǒng)是設(shè)計師和管理者的關(guān)鍵資源。

審核編輯：郭婷