【正文】 t std_logic )。 begin U1: XOR port map(A,B,SUM)。 sum, carry : OUT Std_logic)。 End Component。 u3: or_gate PORT MAP (c, a, c_out)。 For u3 : or_gate USE ENTITY (arch1)。 實(shí)體 FULL_ADDER的配置，命名為 PARTS， 采用結(jié)構(gòu)體 structural_view作為實(shí)體 fulladder的結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體中例化的兩個元件 u1， u2采用實(shí)體 halfadder， 結(jié)構(gòu)體 behav來源于 WORK庫， u3采用實(shí)體 orgate， 結(jié)構(gòu)體 arch1來源于 WORK庫 VHDL語言的模擬算法 ? 面向事件的模擬算法：同一時刻活躍信號占全部信號的 15%，為提高效率，僅對發(fā)生事件的信號進(jìn)行計(jì)算，對于不發(fā)生事件的信號則不進(jìn)行計(jì)算 ? 幾個概念 ? 什么是事件？信號的邏輯值發(fā)生變化 ? 動態(tài)的全局事件表： 記錄信號事件和時間事件，可更新。（不丟結(jié)構(gòu)信息，增加工藝數(shù)據(jù)） 算法級不適用， RTL級（宏單元），邏輯級（標(biāo)準(zhǔn)單元或門陣單元、 FPGA、 PLD等） ?綜合中的優(yōu)化問題（黑箱）：資源共享、連接優(yōu)化、時鐘分配等 優(yōu)化目標(biāo)：面積、速度、功耗、可測試性 邏輯綜合 ? 概念： 由給定的邏輯功能和性能要求，在一個包含許多結(jié)構(gòu)、功能、性能已知的邏輯元件的邏輯單元庫支持下，確定出由一定邏輯單元組成的邏輯結(jié)構(gòu) ? 輸入：邏輯設(shè)計(jì)描述；輸出：邏輯網(wǎng)表或邏輯圖 ?綜合過程： 1. 設(shè)計(jì)描述 2. 設(shè)計(jì)編譯 3. 邏輯化簡和優(yōu)化：完成 邏輯結(jié)構(gòu)的生成與優(yōu)化 ，滿足系統(tǒng)邏輯功能的要求。 邏輯描述 ?邏輯圖輸入：復(fù)雜電路 （ 專門的輸入編輯工具 ） ?對綜合得到的邏輯網(wǎng)表可以直接模擬 ?邏輯描述語言：不同的邏輯模擬器不同 不同的設(shè)計(jì)層次不同 ?門級邏輯描述：邏輯的詳細(xì)細(xì)節(jié) ， 門 、 觸發(fā)器等邏輯元件及其相互連接 ? 邏輯元件的描述：類型 、 功能 、 延遲 、 負(fù)載等 ? 連接關(guān)系：線路圖 ? 可以嵌套 ， 反映層次關(guān)系 ?以 GFLS系統(tǒng)的描述語言為例， A X BA B 1XB A 1A B 1B A 1A1B1BANOT： A1＝ (A)? B1=(B)? NAND： AB1=(A， B1)? BA1=(B， A1)? X=AXB(AB1， BA1)? 邏輯模擬算法 ?編譯方式和表格驅(qū)動方式 ?編譯方式 將邏輯電路編譯轉(zhuǎn)換成一組指令代碼 。 ? 溫度特性分析 (.TEMP)：不同溫度下進(jìn)行上述分析，求出電路的溫度特性 ?電路模擬軟件的基本結(jié)構(gòu) 五部分組成：輸入處理、元器件模型處理、建立電路方程、方程求解和輸出處理 電路模擬軟件的基本結(jié)構(gòu) ?輸入處理：主要完成對輸入文件進(jìn)行編譯，詞法語法檢查、存儲輸入數(shù)據(jù)、其他（元件預(yù)處理等） ? 模型處理：元器件的數(shù)學(xué)模型：用數(shù)學(xué)公式描述器件的電流電壓特性 、 與物理參數(shù)和工藝參數(shù)的關(guān)系 主要是非線性元件的模型：如 MOS、 BJT、 二極管等 這些模型編入模型庫 ， 可調(diào)用；也可自行定義后加 入模型庫 電路模擬的精度：模型精度 、 參數(shù)選取 電路模擬軟件的基本結(jié)構(gòu)（續(xù)） ? 建立電路方程 根據(jù)電路結(jié)構(gòu) 、 元件參數(shù) 、 分析要求 ， 建立方程 依據(jù)的基本原理是歐姆定律和基爾霍夫定律 （ 解釋 ） 建立的方法很多 ， 以節(jié)點(diǎn)法為例 ? 方程求解 數(shù)值解法：線性代數(shù)方程組解法 、 非線性方程組解法 、 常微分方程組解法 線性電路的直流分析：選主元的高斯消去法或 LU分解法 非線性電路的直流分析：對非線性元件進(jìn)行線性化處理 ， 迭代方法 交流分析：線性電路 、 非線性電路 ， 處理同上 瞬態(tài)分析：常微分方程組 ， 通過數(shù)值積分轉(zhuǎn)換 ? 輸出處理： 選擇輸出內(nèi)容和輸出方式 （ 表格和曲線 ） 電路描述 ? 較大規(guī)模電路，一般用 電路圖輸入 ，相應(yīng)的編譯程序轉(zhuǎn)換為電路描述語言再進(jìn)行模擬。 時序分析 ?邏輯模擬的基本單元是門或功能塊，一定程度上反映競爭、冒險等現(xiàn)象，模擬速度比 SPICE快三個量級，但精度不夠，各節(jié)點(diǎn)電流、電壓不知 ?電路模擬的基本單元是晶體管、電阻、電容等元器件，可以較精確地獲得電路中各節(jié)點(diǎn)的電壓或電流，但對于較大的電路，很多的迭代求解需要很大的存儲空間和很長的計(jì)算時間 ? 時序分析介于兩者之間，可提供詳細(xì)的波形和時序關(guān)系，比 SPICE快二個量級，精度低 10%，但比帶延遲的邏輯模擬要高得多 ?器件級時序分析： ? 基本原理：簡化了器件模型 ， 采用查表技術(shù) ， 關(guān)鍵電學(xué)量與工作條件的關(guān)系以表格形式反映 ? 算法上：單步迭代 ， 不求解聯(lián)立方程 ， 超松弛牛頓迭代法加速收斂 ?混合模擬：結(jié)合三者特點(diǎn) ， 對影響電路性能的關(guān)鍵部分進(jìn)行電路模擬 ， 其他部分用邏輯模擬和時序分析 版圖設(shè)計(jì)的 CAD工具 ?版圖設(shè)計(jì)： 根據(jù)電路功能和性能要求及工藝限制（線寬、間距等），設(shè)計(jì)掩膜版圖 輸入：可以是原理圖 、 網(wǎng)表；可以直接編輯版圖 輸出：版圖 ?版圖設(shè)計(jì)的重要性： ? 電路功能和性能的物理實(shí)現(xiàn) ? 尺寸減小后 ， 連線延遲直接決定芯片速度 。 可以檢查出 ERC無法檢查出的設(shè)計(jì)錯誤，也可以實(shí)現(xiàn)錯誤定位 ? 實(shí)現(xiàn)：網(wǎng)表提取， LVS軟件 版圖檢查與驗(yàn)證（續(xù)） ? 后仿真： 考慮版圖引入的寄生量的影響，進(jìn)行后仿真，保證版圖能滿足電路功能和性能的要求 ? 后仿真對象 ?參數(shù)提取程序提取出實(shí)際版圖參數(shù)和寄生電阻、寄生電容等寄生參數(shù)，進(jìn)一步生成帶寄生參數(shù)的器件級網(wǎng)表 ?提取得到寄生參數(shù)文件和單元延遲文件結(jié)合，通過延遲計(jì)算器生成一個延遲文件，把該延遲文件反標(biāo)（ backannotation） 到網(wǎng)表中 ?通過參數(shù)提取直接得到一個與路徑延遲相關(guān)的延遲文件，進(jìn)行反標(biāo) 后仿真（續(xù)） ? 軟件支持： ? 數(shù)字電路 ?對提取出的帶寄生參數(shù)的器件級網(wǎng)表進(jìn)行開關(guān)級模擬或 SPICE模擬實(shí)現(xiàn)； ?大規(guī)模的電路，用時序分析找到關(guān)鍵路徑，對關(guān)鍵路徑進(jìn)行 SPICE模擬； ?由提取得到的延遲文件反標(biāo)到門級網(wǎng)表，進(jìn)行相應(yīng)的仿真（如 Verilog門級仿真等）。 離散后得到非線性方程組 ， 用 Newton法 、 Gummel法等方法求解 ? 所用模型 器件模擬 ?基本功能 ? 可處理的器件類型：二極管 、 BJT、 MOS、 多層結(jié)構(gòu) 、 光電器件 、 可編程器件等 ? 可模擬的材料：多種 ， 不限于硅 、 二氧化硅 ? 可完成的電學(xué)分析： DC、 AC、 瞬態(tài) 、 熱載流子 、光電等等 ? 可獲得的電學(xué)特性和電參數(shù) ?端特性： IV； 電容 V等 ?內(nèi)部特性：濃度分布 、 電勢電場分布等 ?電參數(shù)：閾值電壓 、 亞閾斜率 、 薄層電阻等 器件模擬 ? 輸入文件 用戶與軟件的接口 ? 器件結(jié)構(gòu) （ 包括電極 ） ? 材料 ? 摻雜 ? 選用模型與算法 ? 計(jì)算內(nèi)容 ? 輸出 舉例 TI T L E NM OF ETO UT PU T CH A R AC TE RI STI CSCO M M E N T Sp ec i f y ar ec t an gu l ar m es hM ES H SM O O T H= 1 ES H W I DTH =3. 0H1 = 25 ES H N= 1 L = ? 0. 02 5 ES H N= 3 L =0 ES H DE PT H =H1 = 25 ES H DE PT H =H1 = 50 C O MM E N T Eli m i nat e s om e unn eces s ar y s ubs t r a t e nod esEL I M I N C O L U M N S Y .MI N = C O MM E N T I ncr eas e s our ce/ dr ai n oxi de t hi ckn es s us i ng S PE A DS P R E A D L E F T WI D TH = 0. 625 U P= 1 L O = 3 T H I C K = E N C = 2S P R E A D R I G H T WI D TH = 0. 625 U P= 1 L O = 3 T H I C K = E N C = 2C O MM E N T Us e S PR E A D agai n t o pr ev ent s ubs t r at e gr i d di s t or t i onS P R E A D L E F T WI D TH = 1 00 U P= 3 L O = 4 Y .L O = 5C O MM E N T Speci f y oxi de an d s i l i con re gi onsR E G I O N SIL I C O NR E G I O N O X I D E I Y .MA X = 3 C O MM E N T Ele ct r ode def i ni t i onEL EC TR N A ME = G at e X .MI N = 5 X .M A X = 2 .375 T O PEL EC TR N A ME = S ubs t r at e B O T TO MEL EC TR N A ME = S our ce X . MA X = 0. 5 I Y .MA X = 3EL EC TR N A ME = D r ai n X .MI N = I Y .MA X = 3C O MM E N T Speci f y i m pur i t y pr of i l es and f i xed char gePR O F I L E P T Y P E N . P E A K = 3E 15 U N I F O R MPR O F I L E P T Y P E N . PE A K = 2E16 Y . C H A R = .25PR O F I L E N TY PE N . PE A K = 2E2