探究最佳的結構化ASIC設計方法

　　由于與深亞微米標準單元ASIC相關的非重復性工程費用（NRE）越來越大，設計周期又很長，因此利用結構化ASIC進行定制IC設計的吸引力正變得越來越大。結構化ASIC能以極具競爭力的單位成本提供優(yōu)秀的硅片性能，并且NRE費用極低。結構化ASIC的多樣性意味著它即可以用作系統(tǒng)主芯片，也可以用作高性價比的小型輔助芯片。

　　許多物理設計問題在結構化ASIC的片設計中已經(jīng)得到解決，因此后端版圖設計的時間可以大大縮短，從而導致更快的驗證確認和原型提供。不過ASIC片具有預定義的結構，因此設計師必須合理安排芯片資源才能獲得理想的性能。

　　FPGA是ASIC的另外一個替代品，它們一般基于查找表和可配置的邏輯單元。與相應的ASIC技術相比，F(xiàn)PGA的面積效率較低，功耗較大。當年產(chǎn)量超過5000片時，使用結構化ASIC通常具有更好的性價比。當然，F(xiàn)PGA在許多應用領域中仍是理想的原型設計工具，可以提供快速周轉(zhuǎn)和較低的前端成本。

　　如果采用FPGA做設計原型，那么規(guī)劃好向所選結構化ASIC的移植非常重要。最好是盡早采用FPGA和ASIC庫做協(xié)同開發(fā)。不過即使不這樣做，少許的規(guī)劃努力也能使移植工作更加順利。

　　建議

　　。 采用可以避免失配的綜合工具策略。通常設計師可以使用他們選擇的前端環(huán)境將設計轉(zhuǎn)換成供應商網(wǎng)表或寄存器轉(zhuǎn)移級的HDL描述；但FPGA綜合和ASIC綜合很可能使用不同的工具或同一工具的不同版本。利用代碼檢查器和‘最小公分母’編程風格可以避免結果的失配。這樣也可確保不同的工具不會對RTL代碼作出不同的解釋。

　　。 提供時序細節(jié)。ASIC供應商需要這些信息執(zhí)行綜合、時序為主導的版圖和后版圖靜態(tài)時序分析。精確的系統(tǒng)時鐘信息和I/O系統(tǒng)時序預算，以及FPGA綜合腳本上的任何錯誤/多循環(huán)路徑信息都有助于加快版圖設計速度。

　　。盡早與ASIC提供商討論可測性設計要求。雖然測試電路不需要納入FPGA原型中，但ASIC中不可測試的電路將降低器件的故障覆蓋率，并有可能使故障元件通過測試儀器的測試。一些ASIC供應商在NRE中包含了測試插入和自動測試程序產(chǎn)生費用；但仍可能要求專門的功能復用性測試引腳和額外的測試電路。

　　。增加復位和初始化邏輯。即使FPGA不需要，但增加復位和初始化邏輯能使在完整原型上使用的測試向量產(chǎn)生與仿真相同的結果。

　　。盡早決定封裝類型和引腳輸出。結構化ASIC供應商可以提供各種完全滿足設計要求、可以節(jié)省成本和電路板面積的封裝，但封裝選擇對FPGA來說是有限制的。如果要求與FPGA原型保持引腳兼容，那么應該盡早與ASIC供應商討論引腳輸出和封裝選擇以滿足設計要求。

　　圖：對于結構化ASIC和FPGA協(xié)作開發(fā)項目，提前規(guī)劃很重要。

　　避免

　　。使用與ASIC不匹配的原型FPGA RAM功能。雖然ASIC RAM通常是高度可配置的，不同的RAM容量不是問題，但要確保整個RAM容量和實例數(shù)量的可用性。異步訪問和不對稱地讀寫具有不同字寬的端口可能無法實現(xiàn)，或要求增加額外的輔助電路和邏輯。

　　。選擇ASIC產(chǎn)品中不能提供的FPGA I/O。因此需要檢查ASIC庫并尋求匹配性。這樣可以避免在原型板上插入ASIC時發(fā)生奇怪的問題。

　　。使用FPGA供應商提供的私有知識產(chǎn)權。要堅持使用有信譽的供應商提供的很容易用于FPGA和ASIC的可綜合IP。當使用諸如鎖相環(huán)等模擬IP時，要確保目標ASIC供應商可以匹配設計所要求的頻率產(chǎn)生或降斜率要求。

　　。使用長的互連線。雖然后端工具通過緊鄰放置互連電路可以很好地減少互連延時，但結構化ASIC中的RAM位置是固定的，連接裸模頂部的RAM和固定在底部與I/O相關的電路將增加延時。如果有任何重要的時序接口，應避免會導致版圖設計后出現(xiàn)長互連的引腳輸出和RAM指配。

　　。使用異步邏輯，如果可能的話。你可能無法在結構化ASIC中再生FPGA異步邏輯路徑。