淺析集成電路反向分析.doc

淺析集成電路反向分析新人第一次發(fā)帖，不知道各位專利代理人對集成電路方面的專利是否了解。樓主來自一個集成電路反向分析公司，目前從事專利方面的工作。下面是以下關(guān)于今后我將為大家?guī)砑呻娐穼＠治龅囊恍┙忉尯图夹g(shù)。希望對各位看官有些幫助。多年來一直有行業(yè)內(nèi)外人士提出反向分析到底是什么？利用反向分析如何為專利分析服務(wù)？甚至有反向分析是否合法的疑問。那么從今天起，將定期推送文章，為您揭開反向分析的神秘面紗。一.反向分析與正向設(shè)計芯片反向分析（reverseengineering, RE）也稱反向設(shè)計或反向工程，之所以稱為“反向分析”是相對于“正向設(shè)計”而言的。正向設(shè)計采用自頂向下（top down）的設(shè)計方法，即從設(shè)計思想出發(fā)，通過電路或邏輯設(shè)計得到芯片網(wǎng)表，最后設(shè)計完成用于生產(chǎn)的版圖。與之相反，反向分析采用自底向上（bottom up）的設(shè)計方法，從參考芯片（有時也稱為“原芯片”）的圖像開始，通過電路提取得到芯片網(wǎng)表或電路圖，然后再對電路進行層次整理和分析，進而獲取參考芯片的設(shè)計思想。正向設(shè)計和反向分析的難點是不同的，正向設(shè)計的難點在于設(shè)計思想的構(gòu)思，而反向分析的難點則在于設(shè)計思想的獲取。實際上正向設(shè)計是一種設(shè)計方法，通過正向設(shè)計可以把設(shè)計思想轉(zhuǎn)變成芯片實物。而反向分析則是以學習設(shè)計技巧、提高設(shè)計經(jīng)驗、配合和完善正向設(shè)計為目的，因此，嚴格來講反向分析并不是一種設(shè)計方法，而是促進和完善正向設(shè)計的一種工具和手段，是正向設(shè)計有益的必要的補充。二.反向分析流程反向分析主要應(yīng)用于集成電路技術(shù)分析、專利分析、芯片仿制等不同的方面，不同的應(yīng)用有著不同的設(shè)計流程。芯片仿制是利用反向技術(shù)完成一個完整的芯片設(shè)計，其流程最為完整，為了讓讀者更加全面地了解反向分析流程，下面就以芯片仿制為例詳細介紹一下反向分析流程。下圖是芯片仿制流程，包括芯片前處理、網(wǎng)表提取、電路整理分析、版圖設(shè)計和流片生產(chǎn)等環(huán)節(jié)。芯片前處理是反向分析的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，它包括封裝去除、管芯解剖、圖像采集和圖像處理等步驟，通過前處理可以得到包含參考芯片所有版圖信息的芯片圖像數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)表提取是基于芯片圖像進行單元、互連線等各種版圖元素的識別，并得到芯片網(wǎng)表的過程。提取得到的芯片網(wǎng)表通常包含一系列模擬器件和基本數(shù)字單元，以及這些器件和單元端口的連接關(guān)系信息。網(wǎng)表通常是以文本文件的形式描述，也可以轉(zhuǎn)換為圖形化的平面電路圖形式。對于提取得到的網(wǎng)表（或平面電路圖），還需要進行電路整理分析，在保證電路連接關(guān)系不變的前提下將其轉(zhuǎn)化為層次化電路圖，還原其原始的設(shè)計架構(gòu)和功能模塊，這樣就可以了解參考芯片的設(shè)計思想、設(shè)計技巧和設(shè)計特點。電路整理后還需要進行電路或邏輯仿真，通過仿真可以驗證網(wǎng)表提取的正確性，也可以修正由于工藝移植帶來的器件參數(shù)值的偏差。版圖設(shè)計是參照圖像背景，按照目標工藝的設(shè)計規(guī)則進行版圖繪制的過程。它是芯片仿制中重要而獨特的一個環(huán)節(jié)。版圖繪制完成后，還需要同網(wǎng)表進行LVS驗證，以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)表提取或版圖繪制中的錯誤，從而提高芯片仿制的成功率。版圖設(shè)計結(jié)束后，還需要對版圖進行后仿真，以驗證和優(yōu)化版圖移植后的時序和功耗等性能。以上工作都完成后，就進入到芯片制造環(huán)節(jié)。這個環(huán)節(jié)包括掩膜版制作、流片生產(chǎn)、芯片封裝和芯片測試等。三.正反向相結(jié)合的設(shè)計方法正向設(shè)計和反向分析并不是相互對立的，在實際設(shè)計中，這兩種方法經(jīng)常結(jié)合使用，只不過使用時會有所偏重。當設(shè)計思路明確、設(shè)計技巧積累充分時，會以正向設(shè)計為主，反向分析為輔。此時，反向分析起到糾正設(shè)計思路誤差、彌補設(shè)計缺陷的作用。在產(chǎn)品規(guī)劃階段，反向分析對確定設(shè)計目標、選擇設(shè)計工藝、合理估算成本等方面起到參考作用；在設(shè)計初期，反向分析可以驗證設(shè)計思路的合理性和完善性；而在設(shè)計過程中遇到難點時，反向分析可幫助尋求解決問題的線索。當技術(shù)不夠成熟、整體設(shè)計思路不完善時，只能采取以反向分析為主的方式，此時正向設(shè)計可以優(yōu)化產(chǎn)品性能和規(guī)避侵權(quán)風險。在電路設(shè)計方面，可以對反向提取得到的電路加以修改和優(yōu)化（例如添加部分電路模塊或替換部分電路模塊），用以規(guī)避專利侵權(quán)和提升產(chǎn)品某些性能，進而形成自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。在版圖設(shè)計方面，可以在反向提取得到的電路的基礎(chǔ)上，采用手工繪制或者自動布局布線的方法重新設(shè)計版圖，從而形成與原芯片版圖不同的新產(chǎn)品。采用這種方式可有效地屏蔽布圖設(shè)計侵權(quán)問題，適合難以理解的協(xié)議類或算法類芯片的設(shè)計。正反向相結(jié)合的設(shè)計方法，在國內(nèi)集成電路設(shè)計能力普遍落后的情況下，具有重要的現(xiàn)實意義。首先，在設(shè)計技術(shù)上，國內(nèi)設(shè)計水平遠遠落后于發(fā)達國家。因此，要完全依靠自己的力量，獨立地開發(fā)出全新的并在國際市場上有競爭力的產(chǎn)品，是非常困難的。其次，國內(nèi)高水平的集成電路設(shè)計人才奇缺，難以設(shè)計出一流的芯片產(chǎn)品。再次，國內(nèi)集成電路設(shè)計企業(yè)在進行芯片設(shè)計時面臨的普遍問題是資金不足，而集成電路行業(yè)是一個高投入、高風險、高收益的行業(yè)，沒有足夠的資金投入，很難保證設(shè)計的質(zhì)量和成功率。最后，在開發(fā)風險上，由于缺乏技術(shù)積累和設(shè)計經(jīng)驗，國內(nèi)集成電路設(shè)計企業(yè)在進行芯片產(chǎn)品的設(shè)計時，往往要承擔很高的設(shè)計風險。通過以上分析可以看出，由于國內(nèi)集成電路設(shè)計行業(yè)自身的局限性和行業(yè)本身的特點，要獨立自主、借鑒吸收、跳躍式地開發(fā)集成電路產(chǎn)品就必須走“學習、吸收、再創(chuàng)新”的路子。這就要求通過反向分析技術(shù)，學習和參考國外先進的設(shè)計經(jīng)驗和技巧，來快速、高效地趕上國外的集成電路設(shè)計水平；同時通過正向設(shè)計，創(chuàng)造有競爭力的產(chǎn)品，來贏得市場和利潤。依照國內(nèi)外的相關(guān)法律，企業(yè)完全可以通過反向分析合法地獲取設(shè)計經(jīng)驗和技巧。事實證明，通過正反向相結(jié)合的設(shè)計方法來發(fā)展國內(nèi)的集成電路行業(yè)是可行的，也是必須的。國內(nèi)很多集成電路設(shè)計公司都是通過這種方式起步并發(fā)展壯大的。所謂芯片反向設(shè)計，簡單而言，就是通過對芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實現(xiàn)對芯片技術(shù)原理、設(shè)計思路、工藝制造、結(jié)構(gòu)機制等方面的深入洞悉，可用來驗證設(shè)計框架或者分析信息流在技術(shù)上的問題，也可以助力新的芯片設(shè)計或者產(chǎn)品設(shè)計方案。我們通過與知名芯片設(shè)計企業(yè)的合作，長期致力于為設(shè)計公司完成產(chǎn)品定位、競爭性研究分析、版權(quán)保護、學習參考先進設(shè)計思路和設(shè)計技巧提供技術(shù)支持與服務(wù)。我們對芯片反向設(shè)計有自己獨特的技術(shù)手法和實戰(zhàn)技巧，快速準確的電路反向提取和高效的電路整理與分析，能夠為客戶提供自主創(chuàng)新平臺，從而縮短學習曲線，加快自有技術(shù)水平的提高。我們的芯片反向設(shè)計服務(wù)包括網(wǎng)表/電路圖反向提取、電路層次化整理、邏輯功能分析、版圖提取與設(shè)計、設(shè)計規(guī)則檢查調(diào)整、邏輯版圖驗證、單元庫替換以及工藝尺寸的縮放等方面。通過這些逆向分析手段，我們可以幫助客戶了解其他產(chǎn)品的設(shè)計,用于項目可行性研究、打開思路、尋找問題、成本核算等，比如：在進入新領(lǐng)域之前，評估、驗證自己技術(shù)方案和設(shè)計思路的可行性；通過對市場上成熟產(chǎn)品的研究，協(xié)助解決關(guān)鍵性的技術(shù)問題；利用已有產(chǎn)品的市場資源，降低進入壁壘，實現(xiàn)更好的產(chǎn)品兼容性等等。網(wǎng)表/電路圖反向提取在芯片反向設(shè)計中，網(wǎng)表/電路圖的提取是個很大的課題，網(wǎng)表提取的質(zhì)量和速度直接影響后續(xù)整理、仿真、LVS等方方面面的工作。我們在總結(jié)眾多成功案例的基礎(chǔ)上，依托自主研發(fā)的軟件應(yīng)用，可準確、快速、高質(zhì)量地進行網(wǎng)表/電路圖的提取。邏輯功能分析網(wǎng)表提取結(jié)束后，往往需要進行電路的整理工作，把一個打平（flatten）的電路進行層次化（hiberarchy）整理，形成一個電路的層次化結(jié)構(gòu)，以便理解設(shè)計者的設(shè)計思路和技巧，同時還能達到查找網(wǎng)表錯誤的目的。版圖設(shè)計版圖設(shè)