物理实现（Physical Implementation）

物理后端设计，其实就是版图设计，physical implementation。主要包括两个方面，一方面是模拟电路版图设计，另一方面是数字电路版图设计。



模拟电路版图设计的三个需要关注的重点是：1）电路的工作原理，功能，这一部分我认为主要是将整个版图分成几个部分，互相之间存在间隔，不会互相干扰；2）电流的大小，这主要是因为不同层的金属的通过电流的能力不同，为了避免金属被击穿，所以会需要金属加宽，但又不至于过宽影响芯片的整体的布局规划，面积；3）匹配，因为是在模拟电路中，很多时候是存在差分信号的，这时候就需要特定的单元摆法，比如说同质心，或者加入dummy器件（无用器件，只是用来匹配的）来实现匹配。一般使用的工具是Cadence的virtuoso，当然验证部分可能会用到calibre或者assure或diva。



数字电路版图设计以前的方法跟模拟电路版图是类似的，因为最小尺寸比较大，整体门电路又不是很多，不过现在的电路动辄千万门级，所以想要手动实现画版图，不仅难度大还浪费时间。现在一般是采用APR，自动布局布线的方式来实现。其中最重要的我认为是floorplan（布局规划）和修timing实现时序收敛。一般来说正常流程是后端设计工程师先设计一版布局规划，整个流程跑一下，相应的拥挤度没有很高，后续的routing(布线)也可以顺利进行，然后就会找很多工作人员，包括开发代码的设计人员（数字前端），测试工程师（PE）等等很多开一个组会，确定不同模块的影响和不同的要求，最终确定一版布局，来进行后续的布线和修正timing等，要注意不可能一版floorplan就能实现要求，所以后端工程师通常会同时跑很多不同的版本。然后修正timing的话，CTS方式会有一些影响，feCTS只用balance tree方式来长时钟树，而ccopt则还采用了useful skew的方式来长时钟树，所以会有一些不同；还有就是修timing的话也可以采用不同的方法，例如改变buffer类型，或者直接更改路径等都可以，反正最后要实现收敛。数字电路版图设计会有一个sdc文件（synopsis design constraint），会对物理后端设计的很多方面有约束，比如说面积，功耗，时序的一些要求等，相应的时序要求相对会多一点。很多做物理后端设计的公司会研究flow和sign-off，flow就是项目流程，sign-off是将gds-ii文件交于foundry前的验证的view（芯片工作环境）等的数量，能较快的实现量产并保证质量的公司才能生存。现用的一些后端使用的工具包括Cadence的encounter（或者叫innovus，15年开始）和synopsis的primetime，还有的ICC我没用过，但是一些台企会使用laker，主要是在做FIB的时候用一下，因为相对于encounter坐标什么的好像更精确一些，就是两个结合着用，修正timing的时候有时候会用到tweaker。



两个版图设计都需要满足DRC和LVS通过，DRC是Design Rule Check，设计规则检查，及设计出来到foundry厂能否生产出来，LVS是layout versus schematic，版图和电路网表对比，需要确定设计的版图是否对应的上电路，否则功能不一致就没意义了。



不同的模拟电路版图设计项目会有不同的要求，采用工艺不同就会有很多不同，并且它存在着正向设计和反向设计两种，反向设计很多时候是抄国外的芯片；数字版图设计，采用的工艺不同，比如说是tsmc或者umc等会有不同，采用40nm或者28nm也会有不同，一般尺寸越小约束要求越严格。版图设计的目的是物理实现电路和功能，流片后无法满足需要重新调整更改，一般只有一次更改的机会，否则项目就是一个失败的项目，所以版图设计很需要仔细。