CAD系统软件在半导体芯片设计中的应用

朱祖建

(瑞芯微电子股份有限公司,福建 福州 350001)

1 系统功能设计

系统功能在具体的设计中,需要在充分结合系统功能需求的基础上进行,通过科学细分功能需求分析结果,为每一个功能需求设计相应的功能模块。然后,将这些功能模块进行组合,使其组合成一个完整的系统。系统功能设计如图1所示。设计人员要从以下几个方面入手(1)数据模型的可视化处理。在这一环节中,重点实现交互式绘图功能[1]。为了达到这一目的,设计人员要做好对OCC数据结构的科学管控以及Qt界面的快速响应。(2)几何实体数据结构的创建和修改。在这一环节中,设计人员除了要做好对模型结构的构建外,还要做好对现有模型的移动、添加、删除等修改操作[2]。(3)数据库模块设计。该模块作为CAD系统软件的核心模块,通过利用该模块,可以将半导体芯片内部常用结构精确无误地导入指定的数据库,为进一步提高半导体芯片设计效率和效果产生积极的影响。

图1 系统主要功能

2 CAD子系统设计

2.1 可视化模块

可视化模块作为CAD子系统的核心模块,需要借 助实体数据结构,采用显示模块的方式,实现对相关数据结构的自动化调用[3]。还要向用户形象、直观地呈现出最终的实例化结果。然后,采用数据直观表示法,不断优化交互式绘图功能,从而为用户提供良好的视觉体验。

2.2 基本几何图形创建与修改

设计人员要根据标准件库零件导入需求,将各个零件组合在一起,使得他们之间建立良好的连接关系,从而形成一个完整、系统的半导体芯片设计版图。同时,还要根据几何体模块特点,采用线段与圆形相结合的方式[4],构建相应函数流程。当几何图形创建工作结束后,设计人员要根据半导体芯片设计需求,对构建好的几何图形进行修改,确保其完全符合半导体芯片设计相关标准和要求。

3 参数化标准件库的开发

3.1 参数化绘图

该模块主要包含以下两个部分:(1)参数化设计。参数化设计主要是指通过明确各个元素之间的约束关系,实现对模型拓扑结构的自动化控制[5]。在实际的设计中,首先,要勾勒出模型大致结构,然后,根据各个部位之间的关系,科学设置单个模型的尺寸,便于其他人员快速地查询和调用模型几何信息。(2)参数化绘图。参数化绘图主要是指通过利用相关编程语言,采用代码形式[6],确定出合适的程序函数形式,以完成模型的科学构建。参数化CAD绘图原理如图2所示。

图2 参数化CAD绘图原理

3.2 参数化标准件库的建立

设计人员除了要做好对几何元素件约束关系的确定外,根据可变参数与图形尺寸之间的联系,确定出两者之间的对应关系,在此基础上,确保参数化设计工作落实到位。

3.2.1 创建模板零件库

标准零件库主要是指通过设置合理的特征参数,实现对零件模板函数的自动化驱动,以保证最终绘图的精确度。在该过程中,设计人员要充分利用程序驱动法,确定出各个参数之间的拓扑关系[7]。根据绘制尺寸的差异性,选用合适的零件类型,在此基础上,完成对参数化模型的构建。还要借助数学关系式,确定出特征参数之间的函数关系。为了进一步提高模型创建效果,设计人员要尽可能使用少量的参数表达式,完成对零件几何特征的精确表达。另外,当模型零件构建工作结束后,需要做好对相关参数的精确赋值,构建相应的数据库,以实现对相关标准件名的安全存储和管理。这里借助MySQL数据库技术,实现对标准件参数的安全存储和管理。同时借助该数据库为用户提供更加全面、精确的标准零件信息,便于用户快速查询自己感兴趣的信息,从而提高用户的使用体验。最后,还要利用参数化建模功能,向用户提供多种几何模型包。

3.2.2 用户界面设计

通过利用QtDesigner相关技术,可以实现对用户菜单文件的精确编制。所编制的用户菜单如图3所示,整个标准件库主要由以下几个部分组成,分别是简单库、常用元件库、自定义库。在选用合适的零件后,可以根据零件模板,向指定的数据库存储相应的模板信息。当用户界面完成后。还要借助Qt,采用控件方式,实现界面交互功能的开发。最后,还要根据元件信息在数据库中的存储情况,全面查询MySQL数据库内相关信息数据,对这些数据进行筛选、排序处理,然后,采用代码方式,将整理好的信息数据发送到Qt中,由Qt采用编码的方式进行全面显示。

图3 用户菜单

3.2.3 应用程序设计

当模型零件库构建结束后,为了进一步提高半导体芯片设计水平,设计人员需要利用模板零件,针对用户对话框与数据库之间的约束关系,全面调用相关标准零件。在这个过程中,首先,设计人员要将MySQL数据库与Qt进行充分结合。然后,从指定的交互界面中,选用合适的标准零件。最后,借助MySQL数据库获取相应的信息数据。

4 结语

综上所述,本文根据半导体芯片设计需求,设计和开发一款功能强大、实用性强的CAD系统软件,该软件具有强大的知识产权保护功能,可以采用标准零件库的形式,实现对半导体芯片内部复杂结构和常用单元的安全存储和管理,确保半导体芯片设计变得更加标准化、规范化和科学化,完全满足半导体芯片设计相关标准和要求。因此,本文所设计的CAD系统软件值得被进一步推广和应用于半导体芯片设计中,为保证参数化绘图效率和效果,提高半导体芯片设计质量提供有力的保障。