安徽大学
本科毕业论文（设计、创作）
题 目： 集成电路逆向设计流程的研究 学生姓名： 学号：
院（系）： 电子信息工程学院 专业： 微电子学 入学时间： 2008 年 9 月 导师姓名： 职称/学位： 导师所在单位： 安徽大学电子信息工程学院 完成时间： 2012 年 5 月
集成电路逆向设计流程的研究
摘 要
集成电路(IC)逆向设计（工程)是一种人们从优秀芯片中提取技巧和知识的过程，是获取芯片工艺、版图、电路、设计思想等信息的一种手段。人们对已有的集成电路芯片进行完全仿制设计，或在原有芯片的基础上进行部分改动设计。然后依据现有工艺线的设计规则要求重新流片，可以通过对原有芯片进行压缩面积、更改更细线宽，从而达到降低芯片成本的要求。
简单而言，芯片反向设计就是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理，实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉，可用来验证设计框架或者分析信息流在技术上的问题，也可以助力新的芯片设计或者产品设计方案。
芯片反向设计服务包括网表/电路图反向提取、电路层次化整理、逻辑功能分析、版图提取与设计、设计规则检查调整、逻辑版图验证、单元库替换以及工艺尺寸的缩放等方面。
关键字：逆向设计；逆向软件；网表提取；LVS检查
Research of IC reverse design flow
Abstract
Integrated circuit ( IC ) design ( Reverse Engineering ) is a kind of process that people design extraction skills and knowledge from excellent chip. It is a means of obtaining the information of the chip, such as technology, layout, circuit and design. People have copied the design completely, or have some design changed which is based on the original integrated circuit chip. Then in order to reduce the chip cost requirements, people can pass on the original chip compression area and change more fine lines on the basis of the existing process line and design rules.
In simple terms, reverse design is based on the chip circuit extraction , analysis and collation. It realizes to the in-depth understanding of technology principle, design, manufacturing process, structure and mechanism of the chip. It can be used to verify the design framework and analysis of information flow in the technical problem. It also can help the new chip design or product design scheme.
Reverse design services include a netlist / circuit reverse extraction, circuit level arrangement, logical analysis, abstraction and design, design rule check adjustment, logic layout verification, cell library replaced as well as the process dimension scaling etc.
Keywords:reverse design; reverse engineering software; netlist extraction ;LVS
examination
目 录
1 引言 .................................................................... 1 1.1 集成电路逆向设计背景 .................................................. 1 1.2 国内外逆向软件研究现状 ................................................ 1 1.3 本课题研究的内容与结构 ................................................ 2 2 集成电路逆向设计软件Chipsmith ........................................... 2 2.1 Chipsmith软件简介 ..................................................... 2 2.2 Chipsmith基本操作 ..................................................... 3 3 芯片逆向设计流程 ........................................................ 4 3.1 划分工作区 ............................................................ 4 3.2 基本元器件电路的提取与分析 ............................................ 5 3.2.1 电阻的提取 .......................................................... 5 3.2.2 电容的提取 .......................................................... 7 3.2.3 二极管的提取 ........................................................ 9 3.2.4 MOS管的提取 ....................................................... 9 3.3 版图库单元的建立 ..................................................... 10 3.4 线网绘制和元器件端口的连接 ........................................... 15 3.5 人工交互检错及网表预处理 ............................................. 15 3.6 SVS检查 ............................................................. 15 3.7 提取逻辑 ............................................................. 15 3.8 仿真 ................................................................. 16 3.9 版图设计与流片封装 ................................................... 16 4 结束语 ................................................................. 16 主要参考文献 ............................................................. 17 致 谢 ..................................................... 错误！未定义书签。
1 引言
信息技术是国民经济的核心技术，其服务于国民经济各个领域，信息技术的关键是微电子技术。集成电路和软件是信息社会经济发展的基石和核心。中国集成电路产业已经形成了IC设计、制造、封装测试三业及支撑配套业共同发展的较为完善的产业链格局。其中集成电路产业的源头是集成电路设计业。集成电路设计是指根据电路功能和性能的要求，在正确悬着系统弄个配置、电路形式、器件结构、工艺方案和设计规则的情况下，尽量减小芯片面积，降低设计成本，缩短设计周期，以保证全局优化，设计出满足要求的基础电路。现在集成电路设计方法从大的方面可以分为两大类：正向设计和逆向设计(逆向工程)。本次课题是利用圣景微电子公司的集成电路芯片分析验证软件Chipsmith进行芯片逆向设计流程的分析。 1.1 集成电路逆向设计背景
首先，“逆向设计”的提法似乎让人很容易与侵犯别人知识产权产生联系。实际上逆向设计与正向设计一样，只是IC设计的一种技术手段，通过逆向设计获取别人先进的设计思想用于自己的芯片设计中，并不能说侵犯知识产权。特别是对于初学IC设计的人员，通过学习和研究比较成熟的电路版图，可以迅速增加相关电路设计经验，更快熟悉整个IC设计流程和完善IC设计知识体系。
目前中国的IC设计业还处在学习模仿国外的阶段，早在几年前中国的IC设计企业往往是完全复制国外的芯片。最近几年，随着人们对知识产权意识的提高，都能够采取正确的方式来对待逆向设计，即利用逆向设计来设计自己的芯片。逆向设计流程与正向设计正好相反，从流程上来讲，首先要去掉芯片的封装，然后对芯片进行层层剥离，对剥离出来的芯片进行拍照和分析。随着芯片复杂度的提高，简单的拍照已经不能对芯片进行有效的分析，许多逆向设计公司纷纷推出了自己的逆向软件，利用软件方来实现对芯片的分析，大大提高了分析的效率。
逆向设计非常适合模拟芯片设计[1]。目前，大多数模拟集成电路工程师基础实际模拟电路积累经验的有效途径就是通过芯片逆向分析，如ADC、DAC、锁相环等模拟电路，因为模拟电路的设计往往靠经验。国内在研究模拟集成电路设计领域较为薄弱，因此 IC逆向设计也是推动国内集成电路设计进步的有效手段。此外，对于10万门以下的数字电路也适合，对于混合信号电路来讲，可以适合模拟部分的逆向设计服务。在时间方面，普通的逆向设计往往需要3-5个月，而小于10万门的数字电路逆向设计一般需要2-3个月。
逆向设计最重要的是要与正向设计进行无缝的衔接，因此，在设计过程中，除了大部分采用逆向提取软件外，还要采用EDA厂商的软件进行布局、验证（例如Cadence）。 1.2 国内外逆向软件研究现状
北美和西欧在芯片设计产业中是较为发达的国家[2]。在国外，芯片逆向工程一般是一种竞争手段和保护知识产权的手段，而不是作为一种完整的设计方法而存在。目前国际上专业从事芯片逆向工程的最大的公司是加拿大的Chipworks公司。Chipworks公司提供工
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