集成电路设计的五个基本层次及其注意事项

集成电路设计的抽象层次可以大致分为五层（自底向上）。

（1）晶体管层，即器件物理级。它涉及最为基本的制造要求，如工艺规则；以及一些物理知识，如互联效应。设计者在这一层主要考虑晶体管内部结构，以及电容电阻等一些基本元件的实现方式。

（2）电路级。此时已经实现了由晶体管、电阻电容电感等组成的具有一定简单功能的逻辑结构。指导我们去做出合理设计的是电流电压方程等电学知识，而这一层面也直接影响到了最终成品的延时、抗噪性能。

（3）逻辑门级。每一个逻辑门都包含有一个子电路，这样可以模块化地表示多个功能单元组成的一个较为复杂的功能单元。这样的结构可能是一些复杂逻辑，如多选器，也可能是结构单元，如触发器。大大小小的逻辑门之间如何排布与连接，除了有功能要求，还有性能和成本的要求。因此，逻辑门级图的相关知识会很好地帮助设计者达到相关要求。

（4）模块层，即宏单元级。这是若干逻辑门级电路的组合，可以实现系统中某方面的功能。不同模块在系统中扮演着不同角色，有可能是存储器，有可能是处理器，也有可能是I/O接口等。一个系统中会包含多个模块，模块之间的时序关系、数据流通、状态转换都是需要考虑的问题。(www.xing528.com)

（5）系统级。系统级是直接面向设计者的最高一级。设计者可以针对设计要求，直接从系统的层次去考虑问题。同时也有系统级设计语言辅助设计。当一个涵盖多个模块的系统进入设计者眼中时，其系统功能是首要考虑的重点。

综上，集成电路设计主要有五个基本层次，从底到上的设计越来越抽象，要考虑的情况也越来越复杂。随着EDA的发展，许多具体、公式化的计算和分析由设计工具去完成，而现在设计者主要在基于平台的系统设计上投入精力。

那么，设计者着眼于基于平台的系统设计，所得到的方案也需要落实到基本的物理层。这就需要自顶向下的设计策略：首先进行行为级描述，考虑系统的结构和功能是否达到要求；其次是RTL描述，即电阻晶体管级描述，目的是将基本的模块互联，将抽象的系统描述转变为具体的单元组合；第三是逻辑综合，将RTL具体描述为门级网表，网表由基本逻辑单元组成，并与工艺建立了联系；最后是物理实现，可以为网表添加时钟、自动布线等，这就会输出一个可以由制造商生产的具体方案了，称为后仿真。

这种自顶向下的设计方案经过实践，人们意识到其具有很多优点：首先提高了设计效率，可以缩短周期、减少设计人员，降低成本；其次是方便管理各个设计部分，也使得超大规模电路设计成为可能；第三是可以及早发现问题，提高了设计成功率。