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軟體與 EDA
軟體與 EDA

從 RTL 到 GDSII:數位設計流程

一段硬體描述語言,如何一步步變成可製造的版圖。

約 6 分鐘  ·  RTL合成布局繞線tape-out

設計流程的主要階段

數位晶片設計可大致拆成以下階段,每一階段都有對應的 EDA 工具:

  1. 規格與架構(Spec/Architecture):定義晶片要做什麼、效能與功耗目標。
  2. RTL 設計:用硬體描述語言(如 Verilog、VHDL)描述電路行為,這一層稱為 RTL(Register-Transfer Level)
  3. 功能驗證(Verification):以模擬、形式驗證等方法確認 RTL 行為正確。這通常佔整個專案最多的人力。
  4. 邏輯合成(Synthesis):把 RTL 轉成由標準元件(邏輯閘)組成的閘級網表(netlist)
  5. 實體設計(Physical Design):包含布局(placement)與繞線(routing),決定每個元件與導線在晶片上的實際位置。
  6. 簽核(Sign-off):做時序分析(STA)、功耗、訊號完整性與設計規則檢查(DRC/LVS),確認可量產。
  7. 流片(Tape-out):產出最終的GDSII/OASIS 版圖檔,送交晶圓廠製造光罩與生產。

幾個關鍵概念

  • 時序收斂(Timing Closure):確保訊號在時脈週期內到達,是實體設計最耗時的工作之一。
  • PPA 取捨:效能、功耗、面積三者往往互相拉扯,設計就是在其中找平衡。
  • PDK/標準元件庫:由晶圓廠提供,是設計與製程之間的橋樑。

理解這條流程,就能明白為何「晶片設計」是軟體、演算法與硬體知識高度交織的工程。