IC設(shè)計虛擬仿真實驗項目

IC設(shè)計虛擬仿真實驗項目課程介紹與課件本實驗項目切實貫徹“加強基礎(chǔ)，強化應(yīng)用，提高素質(zhì)，注重創(chuàng)新，激勵個性，體現(xiàn)特色”的人才培養(yǎng)思路，努力強化學(xué)生IC設(shè)計的實踐能力的培養(yǎng)。本實驗項目的教學(xué)內(nèi)容包括ASIC設(shè)計的基礎(chǔ)，注重使學(xué)生理解ASIC設(shè)計的基本流程與關(guān)鍵技術(shù)，重點在于通過具體的UART控制器芯片的設(shè)計，介紹ASIC設(shè)計流程中最主要的幾種專業(yè)EDA軟件的使用，包括邏輯仿真、邏輯綜合、靜態(tài)時序分析、版圖綜合與驗證、測試向量生成與故障模擬、形式驗證等。實驗教學(xué)中主要包括課內(nèi)和課外兩種教學(xué)。一是課內(nèi)實驗教學(xué)指導(dǎo)，通過老師隨堂演示、指導(dǎo)及相配套的實驗報告的完成使學(xué)生能夠基本掌握ASIC設(shè)計中不同EDA軟件的功能與使用；二是開放的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，注重特色人才培養(yǎng)，使對實驗內(nèi)容有興趣的學(xué)生有條件進行深入的、綜合性的實驗培訓(xùn)，配備專門老師進行在線或離線指導(dǎo)。本實驗項目及實驗環(huán)境對本校學(xué)生開放，接收國內(nèi)高校及信息學(xué)科研究機構(gòu)業(yè)務(wù)技術(shù)人員進修訪問。實驗項目的虛擬資源放置在專用服務(wù)器上，不僅對相關(guān)專業(yè)學(xué)生開放，而且對社會各個單位和個人開放，實驗項目的所有資源均可以上網(wǎng)對公眾開發(fā)，課件、實踐指南等都可以通過互聯(lián)網(wǎng)自由下載。利用虛擬技術(shù)構(gòu)建交互式的實驗教學(xué)與管理信息平臺，建立自覺式、協(xié)作式的“學(xué)習(xí)共同體”的虛擬仿真實驗教學(xué)模型，可以是校內(nèi)、校外個人或者單位注冊賬號，登陸本實驗平臺網(wǎng)站，瀏覽，并進行實際操作，最大化資源利用效果。本實驗教學(xué)對學(xué)生的評價主要包括四個方面：課程實驗的出勤率、平時實驗過程（實驗報告）的完成情況、上機操作考核情況及學(xué)生在課堂之外的實驗情況。對實驗指導(dǎo)老師的評價主要包括三個方面，包括對實驗內(nèi)容的設(shè)計與更新、實驗的過程管理及在線指導(dǎo)情況。通過這些客觀的評測，強化提高學(xué)生學(xué)生進行ASIC設(shè)計的能力，并促進老師對本實驗教學(xué)完善。2-1名稱UART控制器專用芯片設(shè)計實驗2-2實驗?zāi)康谋緦嶒炌ㄟ^一個UART控制器芯片的完整設(shè)計，主要達到以下目的：使學(xué)生掌握ASIC設(shè)計的基本流程；通過實驗使學(xué)生掌握ASIC設(shè)計的基本原理與方法；通過本實驗，使學(xué)生能熟練使用常用ASIC設(shè)計的專用EDA工具。2-3實驗原理（或?qū)?yīng)的知識點）本實驗涉及ASIC從前端設(shè)計到后端設(shè)計的所有流程，主要知識點包括：數(shù)字系統(tǒng)的HDL描述與仿真；邏輯綜合與可測性設(shè)計綜合、綜合約束設(shè)計；靜態(tài)時序分析原理、功能與應(yīng)用；版圖綜合的基本流程，電源、時鐘樹綜合、自動布局布線，版圖驗證；數(shù)字系統(tǒng)的測試與自動測試向量生成；形式驗證的基本原理及其在ASIC設(shè)計流程中的作用。2-4實驗儀器設(shè)備（裝置或軟件等）硬件：服務(wù)器（Linux/UNIX操作系統(tǒng)）；個人PC機終端。B．軟件：1）邏輯仿真：ModelSim（MentorGraphics）2）邏輯綜合：DesignCompiler（Synopsys）3）靜態(tài)時序分析：PrimeTime（Synopsys）4）版圖綜合：SOCEncounter（Cadence）5）自動測試矢量生成：TetraMAX（Synopsys）6）形式驗證：Formality（Synopsys）7）版圖驗證工具：IC5141、Assura（Cadence）2-5實驗材料（或預(yù)設(shè)參數(shù)等）芯片面積、功耗盡量小。數(shù)據(jù)傳輸速率：1200、2400、4800、9600、192000Baud2-6實驗教學(xué)方法（舉例說明采用的教學(xué)方法的使用目的、實施過程與實施效果）在實驗中采用的教學(xué)方法有：實驗演示每次實驗，指導(dǎo)老師先進行一個基本的實驗流程操作，對一些關(guān)鍵或容易出錯之處進行強調(diào)，使學(xué)生首先有一個感性的認識；然后，安排較綜合的實驗操作，使學(xué)生從實驗操作過程不忙亂。操作過程實驗報告每次實驗都編排有依實驗過程的相關(guān)問題的實驗報告，學(xué)生一邊實驗操作一邊思考回答問題，達到對理論或難點知識的深刻理解。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實驗教學(xué)課堂時間的安排畢竟有限。為了給對ASIC設(shè)計有興趣的學(xué)生提供一個良好的實驗條件,ASIC實驗在課后仍開放實驗環(huán)境，學(xué)生在校園網(wǎng)內(nèi)任何網(wǎng)絡(luò)端口可全天候上機實踐，并與指導(dǎo)老師進行交互。大大激發(fā)了學(xué)生的實驗興趣。2-7實驗方法與步驟要求（學(xué)生操作步驟應(yīng)不少于10步）Linux操作環(huán)境與TCL腳本語言介紹（1課時）練習(xí)應(yīng)用Linux的vi編輯器編寫、運行TCL腳本命令。實驗內(nèi)容介紹（1課時）=1\*GB2⑴熟悉UART的基本工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；=2\*GB2⑵參考已有設(shè)計，理解UART系統(tǒng)的VHDL描述；=3\*GB2⑶了解本實驗ASIC的流程。應(yīng)用ModelSim對UART的功能進行仿真（4課時）=1\*GB2⑴熟悉ModelSim軟件的基本功能與操作；=2\*GB2⑵練習(xí)UART的功能仿真；=3\*GB2⑶練習(xí)UART的性能仿真；=4\*GB2⑷練習(xí)應(yīng)用ModelSim的高級功能對UART進行仿真；=5\*GB2⑸完成實驗報告。邏輯綜合（4課時）=1\*GB2⑴熟悉邏輯綜合工具DesignCompiler的圖形用戶方式與命令（腳本）操作方式；=2\*GB2⑵練習(xí)編寫邏輯綜合約束腳本文件，并應(yīng)用腳本文件控制綜合過程；=3\*GB2⑶進行綜合結(jié)果分析：綜合最壞路徑延時、功耗估計等；=4\*GB2⑷練習(xí)可測性設(shè)計的邏輯綜合;=5\*GB2⑸完成實驗報告。靜態(tài)時序分析（2課時）=1\*GB2⑴熟悉靜態(tài)時序分析工具PrimeTime的操作方式；=2\*GB2⑵理解輸入延時、輸出延時、時序弧等概念；=3\*GB2⑶對邏輯綜合后的UART設(shè)計進行靜態(tài)時序分析，分析關(guān)鍵路徑。=4\*GB2⑷完成實驗報告。版圖綜合（6課時）=1\*GB2⑴了解并輸入應(yīng)用SOCEncounter進行版圖綜合的各類庫文件及邏輯綜合文件；=2\*GB2⑵進行版圖規(guī)劃設(shè)計；=3\*GB2⑶進行電源網(wǎng)絡(luò)綜合；=4\*GB2⑷進行自動布局；=5\*GB2⑸進行時鐘樹綜合；=6\*GB2⑹進行自動布線。完成版圖綜合；=7\*GB2⑺完成實驗報告。版圖驗證（2課時）=1\*GB2⑴將版圖綜合的結(jié)果導(dǎo)入模擬IC設(shè)計工具IC5141；=2\*GB2⑵應(yīng)用版圖驗證工具Assura對版圖進行DRC驗證、LVS驗證。測試向量生成（4課時）=1\*GB2⑴熟悉測試向量綜合工具TetraMAX的操作；=2\*GB2⑵對UART的DFT綜合網(wǎng)表構(gòu)造ATPG模型；=3\*GB2⑶進行設(shè)計規(guī)則檢查；=4\*GB2⑷練習(xí)外部輸入測試圖形的故障模擬；=5\*GB2⑸完成實驗報告。形式驗證（4課時）=1\*GB2⑴熟悉形式驗證工具Formality的基本概念與軟件操作流程；=2\*GB2⑵讀入設(shè)計、設(shè)置信息、匹配比較點與驗證；=3\*GB2⑶結(jié)果分析與調(diào)試；=4\*GB2⑷完成實驗報告。完成設(shè)計結(jié)果報告。2-8實驗結(jié)果與結(jié)論要求完成各次的實驗報告。在提交的設(shè)計結(jié)果報告中提供以下內(nèi)容：=1\*GB3①邏輯仿真測試平臺與仿真波形、仿真結(jié)果分析；=2\*GB3②邏輯綜合結(jié)果報告（電子文件形式）；=3\*GB3③靜態(tài)時序分析結(jié)果報告（電子文件形式）；=4\*GB3④版圖綜合結(jié)果：綜合的版圖圖片、版圖驗證的結(jié)果；=5\*GB3⑤測試向量生成：采用的故障模型及對應(yīng)的故障覆蓋率；=6\*GB3⑥形式驗證：形式驗證的對象及結(jié)果報告；=7\*GB3⑦實驗中的問題。2-9考核要求每次實驗報告評閱，5分制。占總評的40%；項目最終實驗結(jié)果報告，百分制。占總評的20%；實驗操作上機考評：百分制，隨機抽題。占總評的30%。實驗出勤，10%。2-10面向?qū)W生要求專業(yè)與年級要求電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)四年級、微電子科學(xué)與工程四年級學(xué)生?；局R和能力要求等要求學(xué)生掌握Linux的基本操作。具有數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、半導(dǎo)體集成電路基礎(chǔ)、和專用集成電路設(shè)計的基本理論知識背景。3-2網(wǎng)絡(luò)條件要求說明客戶端到服務(wù)器的帶寬要求（需提供測試帶寬服務(wù)）帶寬>100Mbps說明能夠提供的并發(fā)響應(yīng)數(shù)量（需提供在線排隊提示服務(wù)）并發(fā)響應(yīng)數(shù)不少于10個。3-3用戶操作系統(tǒng)要求（如Windows、Unix、IOS、Android等）計算機操作系統(tǒng)和版本要求服務(wù)器端操作系統(tǒng)：Linux,RHEL4.0以上。其它計算終端操作系統(tǒng)和版本要求個人終端PC機操作系統(tǒng)：WindowsXP以上。3-4用戶非操作系統(tǒng)軟件配置要求（如瀏覽器、特定軟件等）計算機非操作系統(tǒng)軟件配置要求（需說明是否可提供相關(guān)軟件下載服務(wù)）客戶端軟件：Xmanagerv2.0版本以上?？商峁┐塑浖螺d。（2）其它計算終端非操作系統(tǒng)軟件配置要求（需說明是否可提供