數字前端，后端介紹

轉載自：https://www.cnblogs.com/youngforever/p/3142483.html

• 前端設計（也稱邏輯設計）和后端設計（也稱物理設計）並沒有統一嚴格的界限，涉及到與工藝有關的設計就是后端設計。
• 個人理解是：
• 數字前端以設計架構為起點，以生成可以布局布線的網表為終點；是用設計的電路實現想法；
• 主要包括：基本的RTL編程和仿真，前端設計還可以包括IC系統設計、驗證(verification)、綜合、STA、邏輯等值驗證 (equivalence check)。其中IC系統設計最難掌握，它需要多年的IC設計經驗和熟悉那個應用領域，就像軟件行業的系統架構設計一樣，而RTL編程和軟件編程相當。
• 數字后端以布局布線為起點，以生成可以可以送交foundry進行流片的GDS2文件為終點；是將設計的電路制造出來，在工藝上實現想法。

• 主要包括：后端設計簡單說是P&R，但是包括的東西不少，像芯片封裝和管腳設計，floorplan，電源布線和功率驗證，線間干擾的預防和修 正，時序收斂，STA，DRC，LVS等，要求掌握和熟悉多種EDA工具以及IC生產廠家的具體要求。

• 術語：tape-out—提交最終GDS2文件做加工；Foundry—芯片代工廠，如中芯國際。。。

  數字前端設計的一般流程：

                 1.    規格制定

      芯片規格，也就像功能列表一樣，是客戶向芯片設計公司（稱為Fabless，無晶圓設計公司）提出的設計要求，包括芯片需要達到的具體功能和性能方面的要求。

•       2.    詳細設計

  Fabless根據客戶提出的規格要求，拿出設計解決方案和具體實現架構，划分模塊功能。目前架構的驗證一般基於SystemC語言，對構架模型的仿真可以使用SystemC的仿真工具。其中典型的例子是Synopsys公司的CoCentric和Summit公司的Visual Elite等。

        3.    HDL編碼

  使用硬件描述語言（VHDL，Verilog HDL，業界公司一般都是使用后者）將模塊功能以代碼來描述實現，也就是將實際的硬件電路功能通過HDL語言描述出來，形成RTL（寄存器傳輸級）代碼。

  設計輸入工具：具有強大的文本編輯功能，多種輸入方法（VHDL，Verilog，狀態轉移圖，模塊圖等），語法模板，語法檢查，自動生產代碼和文檔等功能。如Active-HDL,VisualVHDL/Verilog等。

  RTL分析檢查工具：Synopsys LEDA

        4.    仿真驗證

        仿真驗證就是檢驗編碼設計的正確性，檢驗的標准就是第一步制定的規格。看設計是否精確地滿足了規格中的所有要求。規格是設計正確與否的黃金標准，一切違反，不符合規格要求的，就需要重新修改設計和編碼。

  設計和仿真驗證是反復迭代的過程，直到驗證結果顯示完全符合規格標准。

  仿真驗證工具Synopsys的VCS，Mentor ModelSim，Cadence Verilog－XL，Cadence NC-Verilog。
        5.    邏輯綜合――Design Compiler

        仿真驗證通過，進行邏輯綜合。邏輯綜合的結果就是把設計實現的HDL代碼翻譯成門級網表netlist。綜合需要設定約束條件，就是你希望綜合出來的電路在面積，時序等目標參數上達到的標准。邏輯綜合需要基於特定的綜合庫，不同的庫中，門電路基本標准單元（standard  cell）的面積，時序參數是不一樣的。所以，選用的綜合庫不一樣，綜合出來的電路在時序，面積上是有差異的。

  一般來說，綜合完成后需要再次做仿真驗證（這個也稱為后仿真，之前的稱為前仿真）

  邏輯綜合工具Synopsys的Design Compiler（DC），Cadence的 PKS，Synplicity的Synplify等。另外，和綜合工具配合使用的還有很多其他工具，如靜態時間分析工具，等效性檢查工具等等。Synopsys公司和Cadence公司都提供完整的工具包。
        5.1.    STA

  Static Timing  Analysis（STA），靜態時序分析，這也屬於驗證范疇，它主要是在時序上對電路進行驗證，檢查電路是否存在建立時間（setup  time）和保持時間（hold time）的違例（violation）。這個是數字電路基礎知識，一個寄存器出現這兩個時序違例時，是沒有辦法正確采樣數據和輸出數據的，所以以寄存器為基礎的數字芯片功能肯定會出現問題。STA工具有Synopsys的Prime Time。
        5.2.    形式驗證

        這也是驗證范疇，它是從功能上（STA是時序上）對綜合后的網表進行驗證。常用的就是等價性檢查（Equivalence Check）方法，以功能驗證后的HDL設計為參考，對比綜合后的網表功能，他們是否在功能上存在等價性。這樣做是為了保證在邏輯綜合過程中沒有改變原先HDL描述的電路功能。形式驗證工具有Synopsys的Formality。前端設計的流程暫時寫到這里。從設計程度上來講，前端設計的結果就是得到了芯片的門級網表電路。

• 數字前端后端區別

下面轉自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_875c3b2f01010pi6.html

IC前端主要是數字前端設計、軟件硬件驗證、FPGA驗證等，前端的入門門檻相對后端較低（但其實還相對其他行業是比較高的）。在北京，就我知道，前端的工程師起薪是7.5k。現在全國合格的前端工程師還是非常少的，數量缺口達到3萬。

后端主要是模擬部分以及layout，這方面需要及其豐富的經驗，相對應收入會比前端高一點，人才也是奇缺的。人才缺口相對前端就更大了。 同時還有一些IC流程工程師，也是非常吃香的。 前端需要學習的周期相對后端短，后端尤其是模擬部分，完全是靠經驗熬出來的，所以如果有毅力，在模擬的路上多走幾年，前途（錢途）也是不可限量的。我有一個同學，學模擬的，在公司屬於奇缺人才，裁員和他是絕緣體。當然本身實力也很強的， 所以樓主主要看自己吧，喜好哪個方面。IC有時候很有挑戰，有時候很枯燥。像我，debug波形多了，會惡心

數字前端主要包括兩個方面：設計和驗證。設計前期是寫verilog代碼，到后來就是做些架構層面的東西，設計和驗證都是針對邏輯功能而言的，不太關心時序問題。
數字后端做實現、流程，主要是學會使用工具軟件。后端經驗比較重要。相對而言，前端的門檻較低，后端門檻較高。

我們來看一下獵頭招聘就明白這兩個概念了。呵呵。。

高級數字電路工程師
工作地點：成都      
職位描述：
1.  完成公司ASIC數字前端的設計和驗證；
2.  配合數字后端部門完成ASIC的后端設計；
3.  配合測試部門完成ASIC的測試；
4.  完成相關文檔的整理與編寫。
任職要求：
1.    相關專業本科以上學歷；
2.    4-5年相關工作經驗，具有獨立設計模塊、芯片能力；
3.    熟練掌握Verilog，熟悉芯片的仿真驗證方法，熟悉 NC-Sim CS, Quartus等EDA工具；熟悉ASIC設計流程；了解系統總線架構和常用軟硬件接口協議。
4.    良好的溝通協調能力及團隊合作精神。

 

• 數字后端設計工程師

職位描述：
負責數字電路的綜合、自動布局布線、時鍾分析、時序修正、電源分析、信號完整性分析、物理驗證、代工廠tapeout等數字后端工作，協助前端工程師完成設計、驗證和時序分析，完成對代工廠數據交接和對客戶技術支持。
任職資格：
1. 微電子相關專業，本科以上學歷。
2. 熟悉SOC從RTL到GDS的完整設計流程；                                                                                                         
3. 能夠熟練使用Astro/Encounter、DC/PC、PT、Formality、MentorDFT、StarRC、Calibre等相關設計工具的某一套或幾種；
4. 較好的英文閱讀能力；                                                                                                         
5.高效的學習能力和團對合作精神。

 

• 數字前端和后端設計工程師需要具備什么能力

下面轉自：http://yuqix.blog.51cto.com/979066/242564

<前端>

1. 精通verilog(包括2001)的編程，仿真，測試
2. 充分掌握邏輯綜合和時序分析
3. 理解前端經常使用的各種庫的格式和內容，比如.v, .lib
4. 了解某個應用領域的知識
5. 學會使用FPGA測試代碼
6. 具備DFT的基本概念

<后端>

1. 熟悉后端流程，(IO plan, floorplan, power flan, place, CTS, route)
2. 熟練掌握一種后端工具的使用
3. 學會如何使用工具分析功耗及其對設計的影響，(static/dynamic IR-drop, EM等)
4. 學會使用工具分析和解決cross talk問題
5. 精通時序分析
6. 理解后端常用庫和文件的格式，內容，生成和轉換，比如: .lib, spice, lef, def
7. 精通一種unix script語言，現在大多用perl，也可以用awk。(TCL不是unix script語言，但是也一定要會)
8. 十分了解circuit design及其工具 (為DRC/LVS准備的)
9. 具備DFT的基本概念
10. 了解package design的種類和過程

一個優秀的后端工程師要能夠在復雜的結果中，識別出問題的真假，比如時序上的違反，找出解決問題或者防止問題發生的方法，然后靈活有效地使用工具來達到你的要求。
 
也來說兩句前端工程師:

前端工程師還可以考慮掌握:

1. 掌握系統的划分:功能定義,資源分析,結構划分等體系結構上的知識.
2. 掌握關於低功耗,高速度,低面積相關的設計理念
3. 熟悉或掌握系統仿真平台的搭建:前仿真,后仿真和atpg仿真等仿真平台的擴充性和兼容性的知識,仿真一定是一大塊了.
4. 熟悉或掌握集成電路前后端設計流程:前端和后端設計接口及影響和前后端工具的接口及影響
5. 除.lib,.v外還應掌握,SDF/SPEF/DSPF/RSPF等數據結構
6. 熟悉或掌握你所有用的廠家工藝的工藝特性.
7. 掌握形式驗證工具.
8. 掌握靜態時序分析工具的使用:比如如何保證你利用靜態時序分析分析通過的設計,流片回來時序一定正確.
9. 掌握perl語言,shell,makefile語言

 

1)  前端主要負責邏輯實現，通常是使用verilog/VHDL之類語言，進行行為級的描述。而后端，主要負責將前端的設計變成真正的 schematic&layout，流片，量產。打個比喻來說，前端就像是做藍圖的，可以功能性，結構性的東西。而后端則是將藍圖變成真正的高樓。

2)  前端設計主要是進行功能設計，代碼的編寫，要會使用硬件描述語言，也就是上面有提到的verilog/VHDL等，當然，也會要使用一些仿真軟件。后端設計需要的則會更加多一些了，包括綜合，到P＆R，以及最后的STA，這些工具里candence和synopsys都有一整套系統的。有關心的可以去他們的網站看看。

其實前端和后端對於編程沒有特別的要求。前端的設計會需要使用硬件描述語言來寫代碼，但是，需要注意的是，這里指的是"描述"，而不像是C或者 java之類的強調編程技巧啊什么的。所以，這個選擇就看你自己了，而與編程沒有什么特別的關系了。