原创 纳米级工艺时代，IC设计分析需有更先进的设计工具

随着芯片工艺的向下发展，芯片设计师的设计难度不断增加。以往在0.35μm节点，设计师可以很快地进行反向设计，然而到45nm、28nm甚至是20nm节点时，他们却难以获取到先进的设计工具和设计方法技巧。芯愿景是一家做集成电路技术分析的公司，能够为客户提供分析先进IC的设计工具和技术分析服务。日前在国际集成电路研讨会暨展览会（IIC-China 2014）上，笔者走访了这家公司。

图1：IIC China展会芯愿景公司展台。

北 京芯愿景软件技术有限公司销售总监石子信介绍说，IC设计有正向和反向两个方向，芯愿景的电路分析工具既支持正向设计也支持反向设计。该公司设计工具与 Cadence电路分析器兼容，比如其版图设计工具Hierux Builder版图编辑器与Virtuoso Layout Editor兼容，Hierux Composer与Cadence Composer兼容，快捷键和操作习惯也是非常相似，使用户可以很轻易地上手，减少学习成本。同时，Hierux Builder、Composer等软件工具提供了加载图像背景的差异化功能，可以实现图像和原理图的交叉定位，既可以从图像（芯片Layout生产后解 剖拍照得到图像）映射到原理图，也可以从原理图随时定位到图像。同时石子信也指出，其整套工具暂时没有DRC和LVS验证工具，做完layout后，需要 依靠第三方验证工具（如Dracular或Calibre）来实现。

图2：北京芯愿景软件技术有限公司销售总监石子信。

目 前，芯愿景有三个系列的设计工具：Filmshop、ChipLogic Family和Hierux System。Filmshop是一个图像采集系统，与显微镜结合使用。国内外的显微镜厂商（比如蔡司、奥林巴斯和FEI）的机器都自带了图像采集软件， 但是只适合做小规模的分析。如果是大倍率拍照（如几万倍）、几十万张图像一层的分析，就必须要用Filmshop来实现图像采集和后期拼接、旋转、切割、 对准等处理。Filmshop拥有强大的数据处理算法，可以实现大规模图像的同层精确对准和异层无缝拼接。对于扫描电镜（SEM），由于景深较 大，Filmshop只要设置好合适的焦距和区域，就可以实现图像的自动化拍摄。对于光学显微镜（OM），由于景深较小，芯片表面的不平整很容易引起图像 变虚，就需要人工方式不断聚焦，聚清后再拍照，然后用Filmshop做后续图像处理。

ChipLogic是用户用得最多的一套软件，可以实现电路的提取和版图绘制。石子信表示，国内至少一半的IC Design House都在用这套工具，相对于设计师一般都掌握Synopsys或Cadence工具，掌握这套工具会成为其应聘的一个亮点。

Hierux 工具则是用于层次化的整理。用ChipLogic把电路提取之后是平面的，可读性较差，Hierux可以对其进行整理归类。整理完之后，它可以导出标准格 式（如Verilog、Spice、EDIF200、VHDL等），可直接导入Cadence等工具，对原理图进行仿真。

在易用性方面，这些工具很大程度上兼容Cadence工具。在合作模式上，芯愿景也非常灵活，既可以只帮助客户做产品的原理分析，也可以在其基础上帮助做仿真和Layout实现，甚至是找Foundry做Tapeout和测试等全套服务。

对 于这些工具能够实现何种程度的芯片设计分析，石子信介绍，芯愿景曾帮助客户实现过40nm CPU的Layout。如果只是用来做芯片分析（比如Qualcomm移动处理器的分析），其支持的工艺最低为20nm。国外公司利用芯片分析工具主要是 用于专利分析，随着iPhone6的上市，芯愿景近期也将收到大量的拆解和分析需求。

对于FRAM（铁电存储器）无法用切片 的方式做分析的说法，他表示，分析FRAM的物理结构并没有问题，但是想分析其中的程序数据就需要做解密。如果能将其周边电路分析出来，分析其加密方式和 算法，然后利用FIB修改电路等方式，绕过加密机制，理论上可以获取其内部的程序数据，但实际操作时，项目的复杂程度和分析周期都需视项目而定。

另 外，在性能方面，他表示，要想实现芯片的功能设计没有问题，但是要想实现和原产品同样的高性能就会有难度。这不仅仅跟产品的设计有关系，还牵涉到工艺移 植、Foundry的参数差异等各方面问题。比如TI的产品通常是在自己定制的生产线做加工，如果要设计TI兼容的产品，是不能到原生产线去加工的，只能 在通用的生产线，如SMIC、TSMC、GLOBALFOUNDRIES等，但由于各生产线和原厂的参数不一致，这就需要反复地做Tapeout，多次修 改和调试，才能得到满意的结果，在成本上很多小型设计公司就很可能吃不消。

总之，芯愿景将以持续的技术创新提供优质服务，继续助力于中国集成电路产业，争取为行业发展做出新的更大的贡献。