集成电路设计方法及IP设计技术要点分析

集成电路设计方法及 IP设计技术要点分析

史经晓

中芯国际集成电路制造（上海）有限公司，上海 200120

摘要：信息技术产业的发展离不开集成电路设计的发展，并且随着我国经济社会发展的加速，对集成电路的进口也与日俱增。其发展需要材料、机械、电子和软件技术作为支撑。IP技术作为芯片中功能特定并且可以进行复用的模块，其随着发展产生的需求也将不断促进集成电路的发展。对于集成电路的设计以及IP设计要点的分析都是适应于当前时代的。对其技术要点的分析也是为了突破传统的设计思维更好的发挥及应用价值的有效措施，将对我国经济的发展起到重要作用。

关键词：集成电路设计；IP设计；技术要点

现代科学技术的发展使得以信息化为代表的许多技术取得了突破，推动着我国社会的产业形势向着更高层次进行升级。而集成电路为许多产品的突破创新提供了知识，与人们的生活、生产以及国防息息相关。集成电路的发展历史悠久，IP技术的融入使其获得了更大的发展空间^[1]。全球需求量的增加使得IP处理器的市场份额也将扩大，进而成为判断一个国家是否抢占了集成电路战略制高点的标准。关于IP技术和集成电路设计的要点分析也将进一步促进这二者的性能提升，为产业技术的进一步发展奠基。

一、集成电路设计方法

（一）全定制

集成电路主要是通过氧化、光刻以及扩散等手段，将电阻、电容等元器件融入芯片上的硅片，通过管脚引出并在计算机的各个领域使用。这样的方式为集成电路的设计提供了更大的空间^[2]。全定制的设计方法就是在集成电路实践的各个环节，通过编辑工具对元器件的尺寸，位置等各个方面进行把控，再通过对板图的布线和布局的调控进行元器件的组合和应用，充分发挥各元件的特点。这些步骤都需要对元器件之间的参数有足够的了解，并有效优化。紧凑设计方法的应用也是全定制设计的一大重要内容。每个集成电路连接导线都要有效布局来确保其芯片尺寸能够控制在最小的范围内，从而满足设计需求，并且对设计成本也能够有效的降低。所以版图设计都是有自己的内在格式的。集成电路的微型发展趋势明显，遵循内在格式的原则，对集成电路微型化的发展实际上是更为适宜的，也能够更好地满足人们的需求。集成电路的微型化能够使网络速度得到提升，所以，全定制的设计方法对于促进集成电路性能的提升是十分重要的，但是它需要花费大量的时间进行布线和图形的调整。改进周期较长，虽然材料成本较低，但时间成本仍然是需要考虑的问题，要充分的根据实际需求进行选择，避免影响到进度。

（二）半定制

半定制的设计方法是基于原有的单元电路进行优化，需要在原有的电路中的单元库中选择合适的电压，通过有效的方法对集成电路的布局进行优化并获取版图。这个方法比较节省时间，在实际中的应用也是最为广泛的^[3]。但是他没有全定制的设计方法的操作空间大，只是对线和布局的局部优化。半定制设计方法中门列阵的设计理念也是当前最为广泛应用的方法，需要对许多的电器元件进行门列阵的排序，然后通过导线将原件进行连接。形成电路标准单元的设计方式也是半定制中应用最为广泛的方式，需要技术人员能够结合版图进行编辑，以有效促进单元间的布局和连接为目标，最终使得设计状态达到最佳，这也是当前促进集成电路微小化发展的重要设计方法。

二、IP设计技术要点

（一）与工艺结合要更加紧密

IP核在集成电路设计中处于关键部分，发展趋势和集成电路的演进趋势基本一致^[4]。随着当前IP应用范围更为广阔，对工艺的精度要更为精准，集成度要不断提高。要求IP技术与工艺结合是使其从整体性能上获得变革的关键举措，要发挥IP核的价值，势必要使得IP核经过科学的组装。所以要给IP核的组装制定更为严格的标准，例如固定好定义命名接口、统一信号比的复位方式以及约定好风格一致的代码风格等，还要力求简单化，简单化原则也是IP研发需要着重注意的要点。使得IP核更容易被使用的第三方理解也是简单化的一大重要目的，简单的模块来组成复杂的模块，使局部的模块之间能够正交独立，让局部化的设计与重要指标匹配，这些都是简单化的有效方法。

（二）IP核与AI算法密切结合

AI技术的发展给许多行业都带来了冲击，计算机模型领域也不例外。同样，对集成电路设计也产生了影响。许多IP供应商推出AI定制或者与AI结合的IP。因而为了顺应这一发展趋势，IP核的研发也应当将AI算法融入其中，在设计上贯彻AI理念来实现IP核的加速发展。有了AI算法的推动，让处理器IP核走上平台化，亦是其研发应用的突破之路，将已成套的工艺技术为基础，将IP作为核心资产，为其提供技术服务，让验证和设计贯穿整个流程，具体包括系统级的设计、逻辑设计与验证，RTL与DFT的形式验证，还需要检查数字模拟和射频电路设计等。

三、发展集成电路和IP技术的建议

（一）优化布局核心IP

核心IP位于集成电路价值链的最顶端，附加值高较高。目前，核心IP多用于国家安全方面的领域，因而为了维护我国的国家安全，在日益复杂的国际局势中保持自身独立，必须坚定地走自主创新之路，更强化布局核心IP的设计研发，更好的搭建新的架构，并充分推动IP产品和物联网，人工智能等创新市场的融合。还需要进一步发挥科研院所以及龙头企业的作用，让他们投身技术创新，加大自主创新的力度，进一步将企业的高端技术利用到国家的关键领域。

（二）加强设计精英团队的建设

集成电路与IP设计处于高新技术领域，对精英人才的需求不可忽视。所以，为了实现IP和从中低端向高端的迈进，必须要建立起更专业的精英团队，进行专项攻关。这就需要国家层面在教育上引起重视，开设相关的专业并加大财政力度支持，为参与IP和集成电路的人才提供较好的福利，并为其科技研发成果给予更合理的表彰措施。必要时可以依托EDA厂商或者专业的IP公司进行培训，与高校和科研场所进行校企联合，来更好地培养实践型的科技人才，为促进我国IP技术的发展贡献长久的力量。

（三）构建差异化投资体系

高新技术的设计研发需要较多的财政支持，投资体系力求差异化对于企业来说可接解决其对股份所有权的担忧，并且也有效进行了融资^[5]。投资体系可以由国家产业、地方基金和社会基金组成多层次的架构。也可以由国家鼓励成立各种类型的基金去扶持一些有积极意义的集成电路和IP企业。还可以拓宽财税和投融资的支持，采取税收减免政策，引导企业集中力量突破IP核的难关。财税部门可以建立相应的部门针对于IP和研发和集成电路领域进行投融资支持。平台加项目的模式，将鼓励IP核心产品的研发改进，也是向全社会打造技术研发、全民创新的良好氛围。

结束语：

集成电路体现出强大的稳定性和可靠性，在应用范围中也较为广泛。但是当前，我国在集成电路和AI技术上仍然有许多的难关没有被突破，需要有更强大的研发部门和精英人才为该项技术的设计贡献力量。关于其技术要点的分析，也仅仅是在集成电路领域的表层研究所得出的结果，仍然需要有更深入的探讨和分析。并且，出于经济性的考虑，为了有效的节约设计成本，降低风险。技术人员除了要掌握专业的电路知识外，还要加强对各种设计方法的应用。不断完善测试功能，有效地降低集成电路在应用中发生故障的概率，更好的服务各个领域。

参考文献：

[1]刘明艳.集成电路设计方法及IP设计技术的研究[J].电子测试,2021(04):12-14.

[2]房锐,林都督.集成电路设计与IP技术[J].电子技术,2020,49(07):8-9.

[3]李林华.IP技术在模拟集成电路设计中的应用[J].电子制作,2020(01):43-44.

[4] 潘中平. 迎接国产集成电路设计IP的春天[J]. 中国集成电路,2020,29(5):23-26.

[5] 张荣,王丽娟,于宗光. 基于结构特征的IP软核硬件木马检测方法[J]. 电子设计工程,2020,28(15):23-28.

作者简介：

史经晓（1990.12—），男，汉族，江苏省丰县，硕士研究生，从事工作：工程师。