集成電路逆向設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)記

1、集成電路逆向設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)記集成電路逆向設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)記文章作者：臧楠文章加入時(shí)間：2005年9月25日22:16實(shí)習(xí)報(bào)告集成電路逆向設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)記臧楠華中科技大學(xué)，電子科學(xué)與技術(shù)系0204班2005-8-28引子太湖之濱，惠山腳下，運(yùn)河岸邊，惠河路旁。綠蔭掩映之中，座落著國(guó)內(nèi)最早建立的專(zhuān)業(yè)集成電路研究所中國(guó)電子科技集團(tuán)公司某所。該所曾在我國(guó)集成電路發(fā)展的各個(gè)階段、多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行過(guò)卓有成效的工作，創(chuàng)造出我國(guó)集成電路的先進(jìn)水平。十余年來(lái)，該所以asic、dsp、cpu等硅vlsi的研發(fā)、生產(chǎn)為主攻方向，將國(guó)內(nèi)cmos技術(shù)從3微米提升到微米，相應(yīng)的集成規(guī)模也從2000門(mén)提高到40萬(wàn)門(mén)，為我國(guó)半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展作出

2、了重要貢獻(xiàn)。2005年7月18日，我懷著興奮而又忐忑的心情，乘坐207路公交車(chē)來(lái)到該所，開(kāi)始了以集成電路逆向設(shè)計(jì)為題的為期兩周的實(shí)習(xí)。拜師我興奮，是由于找到了一個(gè)在國(guó)內(nèi)小有名氣的實(shí)習(xí)單位。我忐忑，是由于即將面臨陌生的環(huán)境和眾多的高人。好在入所伊始，有隨和熱情、德高望重的指導(dǎo)老師將集成電路逆向開(kāi)發(fā)的各道工序、趙錢(qián)孫李周吳鄭王諸工一一引介。寒暄幾句、套套近乎，一路拜師下來(lái)，覺(jué)得心里踏實(shí)了許多。對(duì)于逆向設(shè)計(jì)的基本概念我原已有所耳聞，它是指從產(chǎn)品原型的測(cè)繪出發(fā)，進(jìn)而獲取產(chǎn)品的數(shù)字模型，并利用cad/ace/cam以及cims等先進(jìn)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，從而快速完成設(shè)計(jì)的一種工程方法。那么，集成電路的逆向設(shè)

3、計(jì)是怎樣的一個(gè)流程？其各道工序又如何進(jìn)行？門(mén)已進(jìn)，師已拜。接下來(lái)，就讓我一睹集成電路逆向設(shè)計(jì)的廬山真面目，看看集成電路逆向設(shè)計(jì)究竟是怎樣的一個(gè)流程，試試集成電路逆向設(shè)計(jì)的各道工序如何操作吧！學(xué)藝找一塊有用的芯片，照照相、制制版、提提圖、畫(huà)畫(huà)圖、仿仿真，芯片電路就反求了出來(lái)；編編工藝、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)工裝、將生產(chǎn)線開(kāi)動(dòng)，芯片又做了出來(lái)；再做做測(cè)試、老化老化，芯片就可以上市了。這就是集成電路逆向開(kāi)發(fā)的各道工序、完整流程。但兩周的時(shí)間實(shí)在短暫，還是先了解一下集成電路的逆向設(shè)計(jì)，體會(huì)一下照相、提圖、畫(huà)圖及仿真的設(shè)計(jì)過(guò)程，編工藝以后的工序就以后再說(shuō)吧。照相在顯微圖像自動(dòng)采集平臺(tái)上逐層對(duì)芯片樣品進(jìn)行顯微圖像采集。

4、與測(cè)量三維實(shí)體或曲面的逆向設(shè)計(jì)不同，測(cè)量集成電路芯片純屬表面文章：放好芯片位置、對(duì)對(duì)焦、選好放大倍數(shù)，使芯片表面在鏡頭中和顯示器上清晰可見(jiàn)后，按下拍照按鈕便可完成一幅顯微圖像的采集。取決于電路的規(guī)模和放大倍數(shù)，一層電路可能需要在拍攝多幅圖像后進(jìn)行拼湊，多層電路需要在拼湊后對(duì)準(zhǔn)，有顯微圖像自動(dòng)拼湊軟件用于進(jìn)行拼湊和對(duì)準(zhǔn)操作。操作簡(jiǎn)單易學(xué)，輕松搞定一切。顯然，這時(shí)微電子工藝課程中的內(nèi)容可派上用場(chǎng)。隨便估算一下：該顯微圖像自動(dòng)采集平臺(tái)的放大倍數(shù)為1000倍，可將線條的放大至的寬度。這意味著它已足以對(duì)付目前采用最先進(jìn)工藝制作的集成電路芯片。提圖將在顯微圖像自動(dòng)采集平臺(tái)上獲得的電路圖打印在相紙上后人工提

5、圖。這時(shí)，學(xué)過(guò)的數(shù)字電路又派上了用場(chǎng)。一天之內(nèi)，我從提取邏輯門(mén)到提取觸發(fā)器，提圖速度突飛猛進(jìn)，因而順理成章地受到某工表?yè)P(yáng)。但簡(jiǎn)單勞動(dòng)畢竟是簡(jiǎn)單勞動(dòng)，時(shí)間一長(zhǎng)便覺(jué)提取原理圖的工作枯燥乏味，提來(lái)提去怎么都提不起精神。據(jù)了解，電路原理圖分析系統(tǒng)trace已經(jīng)具有多層顯微圖像瀏覽、電路單元符號(hào)設(shè)計(jì)、電路原理圖自動(dòng)和交互式分析提取以及電路原理圖編輯等強(qiáng)大功能，版圖分析系統(tǒng)layout則可完成多層版圖輪廓自動(dòng)提取、全功能版圖編輯、嵌入軟件代碼自動(dòng)識(shí)別、提取、校驗(yàn)以及設(shè)計(jì)規(guī)則的統(tǒng)計(jì)和提取。不知為何不用先進(jìn)的軟件系統(tǒng)自動(dòng)提圖？但據(jù)某工說(shuō)，人往往容易過(guò)分夸大電腦的作用，其實(shí)如同翻譯軟件一樣，最完美的英漢互譯還是

6、得靠人來(lái)完成；提圖也是一樣，人會(huì)從總體上把握、會(huì)更加細(xì)心；當(dāng)然，還有重要的一點(diǎn)，就是可以節(jié)約成本，這對(duì)于目前國(guó)內(nèi)的情況來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是現(xiàn)實(shí)的選擇無(wú)論如何，我還是希望用軟件系統(tǒng)自動(dòng)提圖。畫(huà)圖將紙上的電路原理圖和版圖輸入電腦。由于未采用軟件系統(tǒng)自動(dòng)提圖，我不得不將電路原理圖人工輸入電腦。我找到了一個(gè)小小的竅門(mén)：當(dāng)我采用單元輸入法時(shí)，一個(gè)異常復(fù)雜的功能模塊就被簡(jiǎn)單化了，因?yàn)槲抑恍枰鰡卧慕M合。當(dāng)然，我有一個(gè)好的軟件cadence做幫手。這個(gè)軟件功能強(qiáng)大，可以幫助我輕松完成工藝制作之前的所有工作，包括輸入、查詢(xún)、編輯、仿真、檢測(cè)、報(bào)錯(cuò)等。聯(lián)想起電路實(shí)驗(yàn)課上使用的pspice軟件，聯(lián)想起在老師指導(dǎo)下曾經(jīng)經(jīng)

7、歷的畫(huà)圖仿真的過(guò)程，一種似曾相識(shí)的快感油然而生。軟件有所區(qū)別，但在閱讀了幫助文檔后上手很快。這顯然得益于曾經(jīng)使用過(guò)pspice軟件。制作版圖對(duì)我而言是一個(gè)新課題。其實(shí)，它的成品就是一塊晶體版。上面有許多的孔和布線。版圖的制作是根據(jù)多晶單晶和阱種類(lèi)的不同，在電腦上用不同的符號(hào)、顏色進(jìn)行標(biāo)記畫(huà)圖。我特別注意了布線的拐角和晶體管與晶體管之間的距離，以防止二級(jí)效應(yīng)的發(fā)生。這個(gè)過(guò)程最重要的要求就是細(xì)心！熟悉一下電腦操作和電路軟件的使用，重溫一下學(xué)過(guò)的數(shù)字電路原理，我悠哉游哉、自得其樂(lè)，兩天時(shí)間一晃而過(guò)。記得第一次上機(jī)前某工簡(jiǎn)單交待幾句未待開(kāi)機(jī)便去忙碌，兩小時(shí)后回來(lái)見(jiàn)我在電腦上忙得不亦樂(lè)乎，操作技巧幾近嫻熟，看了半晌冷不丁冒出一句：“挺忙，嗯？！”不知這是批評(píng)還是表?yè)P(yáng)！仿真對(duì)輸入的