CAD系統軟件在半導體芯片設計中的應用

朱祖建

(瑞芯微電子股份有限公司,福建 福州 350001)

1 系統功能設計

系統功能在具體的設計中,需要在充分結合系統功能需求的基礎上進行,通過科學細分功能需求分析結果,為每一個功能需求設計相應的功能模塊。然后,將這些功能模塊進行組合,使其組合成一個完整的系統。系統功能設計如圖1所示。設計人員要從以下幾個方面入手(1)數據模型的可視化處理。在這一環節中,重點實現交互式繪圖功能[1]。為了達到這一目的,設計人員要做好對OCC數據結構的科學管控以及Qt界面的快速響應。(2)幾何實體數據結構的創建和修改。在這一環節中,設計人員除了要做好對模型結構的構建外,還要做好對現有模型的移動、添加、刪除等修改操作[2]。(3)數據庫模塊設計。該模塊作為CAD系統軟件的核心模塊,通過利用該模塊,可以將半導體芯片內部常用結構精確無誤地導入指定的數據庫,為進一步提高半導體芯片設計效率和效果產生積極的影響。

圖1 系統主要功能

2 CAD子系統設計

2.1 可視化模塊

可視化模塊作為CAD子系統的核心模塊,需要借 助實體數據結構,采用顯示模塊的方式,實現對相關數據結構的自動化調用[3]。還要向用戶形象、直觀地呈現出最終的實例化結果。然后,采用數據直觀表示法,不斷優化交互式繪圖功能,從而為用戶提供良好的視覺體驗。

2.2 基本幾何圖形創建與修改

設計人員要根據標準件庫零件導入需求,將各個零件組合在一起,使得他們之間建立良好的連接關系,從而形成一個完整、系統的半導體芯片設計版圖。同時,還要根據幾何體模塊特點,采用線段與圓形相結合的方式[4],構建相應函數流程。當幾何圖形創建工作結束后,設計人員要根據半導體芯片設計需求,對構建好的幾何圖形進行修改,確保其完全符合半導體芯片設計相關標準和要求。

3 參數化標準件庫的開發

3.1 參數化繪圖

該模塊主要包含以下兩個部分:(1)參數化設計。參數化設計主要是指通過明確各個元素之間的約束關系,實現對模型拓撲結構的自動化控制[5]。在實際的設計中,首先,要勾勒出模型大致結構,然后,根據各個部位之間的關系,科學設置單個模型的尺寸,便于其他人員快速地查詢和調用模型幾何信息。(2)參數化繪圖。參數化繪圖主要是指通過利用相關編程語言,采用代碼形式[6],確定出合適的程序函數形式,以完成模型的科學構建。參數化CAD繪圖原理如圖2所示。

圖2 參數化CAD繪圖原理

3.2 參數化標準件庫的建立

設計人員除了要做好對幾何元素件約束關系的確定外,根據可變參數與圖形尺寸之間的聯系,確定出兩者之間的對應關系,在此基礎上,確保參數化設計工作落實到位。

3.2.1 創建模板零件庫

標準零件庫主要是指通過設置合理的特征參數,實現對零件模板函數的自動化驅動,以保證最終繪圖的精確度。在該過程中,設計人員要充分利用程序驅動法,確定出各個參數之間的拓撲關系[7]。根據繪制尺寸的差異性,選用合適的零件類型,在此基礎上,完成對參數化模型的構建。還要借助數學關系式,確定出特征參數之間的函數關系。為了進一步提高模型創建效果,設計人員要盡可能使用少量的參數表達式,完成對零件幾何特征的精確表達。另外,當模型零件構建工作結束后,需要做好對相關參數的精確賦值,構建相應的數據庫,以實現對相關標準件名的安全存儲和管理。這里借助MySQL數據庫技術,實現對標準件參數的安全存儲和管理。同時借助該數據庫為用戶提供更加全面、精確的標準零件信息,便于用戶快速查詢自己感興趣的信息,從而提高用戶的使用體驗。最后,還要利用參數化建模功能,向用戶提供多種幾何模型包。

3.2.2 用戶界面設計

通過利用QtDesigner相關技術,可以實現對用戶菜單文件的精確編制。所編制的用戶菜單如圖3所示,整個標準件庫主要由以下幾個部分組成,分別是簡單庫、常用元件庫、自定義庫。在選用合適的零件后,可以根據零件模板,向指定的數據庫存儲相應的模板信息。當用戶界面完成后。還要借助Qt,采用控件方式,實現界面交互功能的開發。最后,還要根據元件信息在數據庫中的存儲情況,全面查詢MySQL數據庫內相關信息數據,對這些數據進行篩選、排序處理,然后,采用代碼方式,將整理好的信息數據發送到Qt中,由Qt采用編碼的方式進行全面顯示。

圖3 用戶菜單

3.2.3 應用程序設計

當模型零件庫構建結束后,為了進一步提高半導體芯片設計水平,設計人員需要利用模板零件,針對用戶對話框與數據庫之間的約束關系,全面調用相關標準零件。在這個過程中,首先,設計人員要將MySQL數據庫與Qt進行充分結合。然后,從指定的交互界面中,選用合適的標準零件。最后,借助MySQL數據庫獲取相應的信息數據。

4 結語

綜上所述,本文根據半導體芯片設計需求,設計和開發一款功能強大、實用性強的CAD系統軟件,該軟件具有強大的知識產權保護功能,可以采用標準零件庫的形式,實現對半導體芯片內部復雜結構和常用單元的安全存儲和管理,確保半導體芯片設計變得更加標準化、規范化和科學化,完全滿足半導體芯片設計相關標準和要求。因此,本文所設計的CAD系統軟件值得被進一步推廣和應用于半導體芯片設計中,為保證參數化繪圖效率和效果,提高半導體芯片設計質量提供有力的保障。