数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统。根据数字集成电路中包含的门电路或元、器件数量,可将数字集成电路分为小规模集成(SSI)电路、中规模集成MSI电路、大规模集成(LSI)电路、超大规模集成VLSI电路和特大规模集成(ULSI)电路。

1.数字集成电路设计流程


对于数字集成电路设计,一般分为数字前端与数字后端两部分。
前端设计总流程 1. 算法或硬件架构设计与分析 2. RTL 实现 3.Coding Style Check 目的:排除 RTL 代码中 Clock Domain Cross、Lint 等问题 4. 功能验证 在无延迟的理想情况在,通过大量的仿真,发现电路设计过程中的人为或者非人为引起的 bug 5. 逻辑综合 将 RTL 代码映射为与工艺库相关的网表 6. 静态时序分析 7. 一致性验证 8. 时序仿真 同功能仿真,只是将 RTL 代码替换为网表,然后需要加载 SDF 文件和工艺库模型。
数字后端设计又称物理设计,将网标格式的文本转化成一个个有物理大小和位置的单元、连线。并在实现过程中要满足面积、功耗、性能等要求。

 

数字集成电路设计流程

(图片来源于互联网)

从功能上来看,数字集成电路内部可以分为数据通路(Data-path,也称为数据路径)和控制逻辑两大部分。这两大部分都是由大量的时序逻辑电路集成的,而且绝大部分都是同步的时序电路,因为时序电路被多个触发器寄存器分成若干节点,而这些触发器在时钟的控制下会按同样的节拍来工作,可以简化设计。在长期的设计过程中,已经积累了很多标准的通用单元,比如选择器(也叫多路器,可以从多个输入数据中选一个输出)、比较器(用于比较两个数的大小)、加法器、乘法器、移位寄存器等等,这些单元电路形状规则,便于集成(这也是数字电路在集成电路中得到更好的发展的原因)。这些单元按设计要求连接在一起,形成数据通路,待处理的数据从输入端经过这条通路到输出端,便得到处理后的结果。同时,还需要由专门设计的控制逻辑,控制数据通路的各组成部件,按各自的功能要求和特定的时序关系和来配合工作。

 

2.数字集成电路应用

 

数字电路与数字电子技术广泛的应用于电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、航天等科学技术领域。数字电路的分类包括数字脉冲电路和数字逻辑电路
前者研究脉冲的产生、变换和测量;后者对数字信号进行算术运算和逻辑运算。. 按功能分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。前者在任何时刻的输出,仅取决于电路此刻的输入状态,而与电路过去的状态无关,它们不具有记忆功能。常用的组合逻辑器件有加法器、译码器数据选择器等。后者在任何时候的输出,不仅取决于电路此刻的输入状态,而且与电路过去的状态有关,它们具有记忆功能。

 

数字集成电路应用

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