集成電路反向設(shè)計(jì)精選(九篇)

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第1篇：集成電路反向設(shè)計(jì)范文

當(dāng)今世界，計(jì)算機(jī)的發(fā)展已成為領(lǐng)導(dǎo)工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的潮頭軍，自1946年世界第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生以來(lái)，短短的五十多年間，計(jì)算機(jī)作為一種現(xiàn)代化的高級(jí)工具以驚人的速度迅速地滲透到了社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，引起了全球的技術(shù)革命。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展離不開(kāi)另一門(mén)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，即集成電路產(chǎn)業(yè)。因?yàn)榧呻娐返某霈F(xiàn)才使計(jì)算機(jī)擺脫了電子管、晶體管等原材料構(gòu)件的束縛，逐步走向小型化，輕型化，高智能化，迅速走向了社會(huì)，走入了家庭。

集成電路產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)生了許多新的法律問(wèn)題，由于傳統(tǒng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)法的局限性以及集成電路及其布圖設(shè)計(jì)本身存在著的特殊性，集成電路布圖設(shè)計(jì)的法律保護(hù)問(wèn)題也引起了法學(xué)界的極大關(guān)注。各國(guó)也紛紛就集成電路布圖設(shè)計(jì)進(jìn)行立法，以保護(hù)此種特殊性質(zhì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)不受侵害。

我國(guó)早在1991年國(guó)務(wù)院就已將《半導(dǎo)體集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)條例》列入了立法計(jì)劃，經(jīng)過(guò)10年的醞釀，我國(guó)的《集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)條例》終于于2001年3月28日由國(guó)務(wù)院第36次會(huì)議通過(guò)，并于2001年10月1日起施行。這是目前我國(guó)保護(hù)集成電路布圖設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一部重要法規(guī)。雖然它是一部行政法規(guī)，但經(jīng)過(guò)試行一段時(shí)間到條件成熟后，將之上升為法律的形式是必然的趨勢(shì)。我國(guó)采用專門(mén)立法的形式保護(hù)集成電路布圖設(shè)計(jì)既尊重了國(guó)際知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的原則，又便于與國(guó)際法律接軌，而且這部條例既保護(hù)了集成電路布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)人的權(quán)益，又考慮到了國(guó)家和公眾的利益，使技術(shù)進(jìn)步不受到人為的限制。這一條例初步建立了我國(guó)集成電路布圖設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的理論體系，進(jìn)一步完善了我國(guó)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)法律制度。

一、集成電路和布圖設(shè)計(jì)的概念與特點(diǎn)

集成電路是指半導(dǎo)體集成電路，即以半導(dǎo)體材料為基片，將至少有一個(gè)是有源元件的兩個(gè)以上元件和部分或者全部互連線路集成在基片之中或基片之上，以執(zhí)行某種電子功能的中間產(chǎn)品或者最終產(chǎn)品。一塊集成電路通過(guò)控制電流在其電路中的流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功效。在計(jì)算機(jī)發(fā)展的初期，每個(gè)電路元件（如晶體管、電阻、電容等）都是用引線同電路中的其它元件相連接的。這種做法須耗費(fèi)大量的勞動(dòng)力與工時(shí)，且計(jì)算機(jī)制作成本很高，大量連線的存在使電流的流動(dòng)距離增長(zhǎng)，不僅影響了計(jì)算機(jī)工作的速度和可靠性，還引起電路功耗的增加，從而帶來(lái)電路的散熱以及要求有較高電壓的電源等一系列的問(wèn)題。這也正是最初計(jì)算機(jī)體積龐大、耗電量大、速度慢的根本原因。采用集成電路以后，這些問(wèn)題就得到了解決：由于電路元件及連線實(shí)質(zhì)上已成為一體，作為一塊電路板上的不同元件，它們之間的電流交換速度大大增強(qiáng)，且電路的功耗亦大幅度降低，不僅提高了計(jì)算機(jī)的性能，還大大降低了計(jì)算機(jī)的成本。由于生產(chǎn)集成電路的主要原材料硅、鋁、水等一些化合物并不昂貴，但經(jīng)過(guò)加工以后得到的集成電路產(chǎn)品的價(jià)值往往可以達(dá)到其材料價(jià)值的幾十倍，幾百倍甚至上千倍。在其價(jià)值成本中，大部分都是知識(shí)、技術(shù)與信息所增加的附加價(jià)值。這種附加價(jià)值主要集中在以集成電路為載體而體現(xiàn)出來(lái)的人類智慧的結(jié)晶-布圖設(shè)計(jì)的價(jià)值上。就象相同的磁帶因?yàn)殇浿撇煌母枨鋬r(jià)值就會(huì)不同一樣，用相同的技術(shù)工藝在同樣的芯片上依不同的布圖設(shè)計(jì)所制作出的集成電路，其價(jià)值也是不同的。好的布圖設(shè)計(jì)制作出的芯片往往能具備更高的性能和工作速度。因此，集成電路的法律保護(hù)問(wèn)題，歸根結(jié)底在于對(duì)其布圖設(shè)計(jì)的保護(hù)。

對(duì)布圖設(shè)計(jì)，世界各國(guó)的稱呼各有不同：美國(guó)稱之為掩膜作品，（Mask Work），日本稱之為電路布局（Circuit Layout），歐洲國(guó)家采用的是另一個(gè)英文單詞Topography（拓樸圖），而世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）于1987年2月通過(guò)的《關(guān)于集成電路知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)條約》（簡(jiǎn)稱《WIPO條約》或《華盛頓條約》）中則采用了Layout-design（布圖設(shè)計(jì)）一詞。這些詞語(yǔ)字面上的表示雖各不相同，但其真正的含義都是相同的，即指集成電路中各種元件的三維配置。許多人認(rèn)為布圖設(shè)計(jì)只是一種設(shè)計(jì)圖，就象建筑工程設(shè)計(jì)圖一樣。事實(shí)上布圖設(shè)計(jì)與建筑工程設(shè)計(jì)圖這種一般的二維設(shè)計(jì)圖是不同的，它是一種有許多不同層面的三維設(shè)計(jì)，每一層面上又有許多復(fù)雜的電路布圖裝置圖，而且最重要的是，真正可以用于實(shí)踐的布圖設(shè)計(jì)是經(jīng)過(guò)了特殊的工藝按實(shí)物尺寸復(fù)制在玻璃板上，可以直接加工在芯片上的模本，即掩膜版?，F(xiàn)在世界上雖已有一些更先進(jìn)的模本技術(shù)，但是最終布圖設(shè)計(jì)還是必須做成與集成電路產(chǎn)品實(shí)物一般大小的模本，才可算是完成了布圖設(shè)計(jì)的制作。在生產(chǎn)過(guò)程中，這些模本是直接被“做”到產(chǎn)品中去成為產(chǎn)品的一部分，而不是象建筑設(shè)計(jì)圖那樣本身與實(shí)際的建造結(jié)果之間并無(wú)聯(lián)系。一個(gè)小小的掩膜作品中所包含的電路設(shè)計(jì)圖往往可以是幾十張上千張甚至上萬(wàn)張。設(shè)計(jì)一組布圖設(shè)計(jì)，需要付出巨大的創(chuàng)造性勞動(dòng)，它代表著芯片開(kāi)發(fā)中的主要投資，可占其成本的50%以上。布圖設(shè)計(jì)作為人類智力勞動(dòng)的成果，具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)客體的許多共性特征，應(yīng)當(dāng)成為知識(shí)產(chǎn)權(quán)法保護(hù)的對(duì)象，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：

（一）無(wú)形性。

布圖設(shè)計(jì)作為一種元件的“三維配置”，這種配置方式本身是無(wú)形的、抽象的，是人類智慧的體現(xiàn)，但它可以通過(guò)有形的載體表現(xiàn)出來(lái)而為人所感知。當(dāng)它被制作成芯片時(shí)，表現(xiàn)為一定的構(gòu)形；當(dāng)它被制成掩膜版時(shí)，表現(xiàn)為一定的圖形；當(dāng)它被輸入計(jì)算機(jī)時(shí)，則以一定的數(shù)據(jù)代碼的方式存儲(chǔ)在磁盤(pán)之中。

（二）可復(fù)制性。

布圖設(shè)計(jì)具有可復(fù)制性，但其可復(fù)制性與一般著作權(quán)客體的可復(fù)制性不同。當(dāng)布圖設(shè)計(jì)的載體為掩膜版時(shí)，它以圖形方式存在，這時(shí)只要對(duì)全套掩膜版加以翻拍，即可復(fù)制出全部的布圖設(shè)計(jì)。當(dāng)布圖設(shè)計(jì)以磁盤(pán)為載體時(shí)，同樣可用通常的拷貝方法復(fù)制。當(dāng)布圖設(shè)計(jì)的載體為集成電路芯片時(shí)，它同樣可以被復(fù)制，只是復(fù)制過(guò)程相對(duì)要復(fù)雜一些。復(fù)制者要先把芯片的塑料或陶瓷外殼打開(kāi)，利用一臺(tái)高分辨率的照相機(jī)，把頂上的金屬聯(lián)接層照下來(lái)，再用酸把這層金屬腐蝕掉，對(duì)下面那層半導(dǎo)體材料照相，獲得該層的掩膜作品。照完后利用相同的方法再照下一層，如此一步一步做下去，就可以得到這一芯片的全套掩膜，依靠這套掩膜就可以模仿生產(chǎn)該芯片。這種從集成電路成品著手，利用特殊技術(shù)手段了解其布圖設(shè)計(jì)的方法被稱為“反向工程”方法。這種方法雖需一定的技術(shù)要求，但是比起原開(kāi)發(fā)者漫長(zhǎng)艱辛的開(kāi)發(fā)過(guò)程，其所花費(fèi)的時(shí)間和精力都只是后者的若干分之一。

（三）表現(xiàn)形式的非任意性。

布圖設(shè)計(jì)是與集成電路的功能相對(duì)應(yīng)的。布圖設(shè)計(jì)的表現(xiàn)形式要受到電路參數(shù)、實(shí)物產(chǎn)品尺寸、工藝技術(shù)水平、半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)和雜質(zhì)分布等技術(shù)因素和物理規(guī)律的限制，因此開(kāi)發(fā)新的功能相同或相似的集成電路，其布圖設(shè)計(jì)不得不遵循共同的技術(shù)原則和設(shè)計(jì)原則，有時(shí)還要采用相同的線寬，甚至采用相同的電路單元。這就造成了對(duì)布圖設(shè)計(jì)侵權(quán)認(rèn)定難度的加大，有關(guān)這一點(diǎn)，筆者將在后文論述。

由以上特點(diǎn)可以看出，布圖設(shè)計(jì)的無(wú)形性是知識(shí)產(chǎn)權(quán)客體的共性，可復(fù)制性是著作權(quán)客體的一個(gè)必要特征，表現(xiàn)形式的非任意性則是工業(yè)產(chǎn)權(quán)客體的特性，因此，布圖設(shè)計(jì)成為了一種兼有著作權(quán)和工業(yè)產(chǎn)權(quán)客體雙重屬性的特殊知識(shí)產(chǎn)權(quán)客體，很難在傳統(tǒng)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)法律保護(hù)體系中得到完善的保護(hù)。因此要想求取良好適當(dāng)?shù)姆杀Ｗo(hù)模式，就必須突破傳統(tǒng)的界限。針對(duì)布圖設(shè)計(jì)自身的特征，制定出專門(mén)的單行法律加以保護(hù)，這是世界上大多數(shù)國(guó)家的共識(shí)。我國(guó)也正是采用了此種立法方式。

二、我國(guó)集成電路布圖設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的理論體系

我國(guó)集成電路布圖設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系是在傳統(tǒng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)法理論的基礎(chǔ)上，借鑒國(guó)外的一些理論和實(shí)踐建立起來(lái)的。這一理論體系的核心概念即布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)。

（一）布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的概念和要素

1、概念

布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)就是布圖設(shè)計(jì)的創(chuàng)作人或者其他權(quán)利人對(duì)布圖設(shè)計(jì)所享有的權(quán)利，具體來(lái)說(shuō)，就是指國(guó)家依據(jù)有關(guān)集成電路的法律規(guī)定，對(duì)于符合一定手續(xù)和條件的布圖設(shè)計(jì)，授予其創(chuàng)作人或其他人在一定期間內(nèi)對(duì)布圖設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)制和商業(yè)利用的權(quán)利。布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)作為一種獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，既不屬于專利權(quán)，也不屬于著作權(quán)。而且，布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)是以布圖設(shè)計(jì)為權(quán)利客體的，權(quán)利人對(duì)與布圖設(shè)計(jì)有關(guān)的集成電路或其中所含的信息并不享有權(quán)利。

2、要素

布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的要素包括三個(gè)，即布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的主體、客體和內(nèi)容。

（1）布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的主體。

布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的主體，即布圖設(shè)計(jì)權(quán)利人，是指依照集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)法的規(guī)定，對(duì)布圖設(shè)計(jì)享有專有權(quán)的自然人、法人或其他組織。根據(jù)我國(guó)《集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)條例》的規(guī)定，能夠享有布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的人主要有以下幾類：

①布圖設(shè)計(jì)創(chuàng)作者或合作創(chuàng)作者

布圖設(shè)計(jì)的創(chuàng)作者或合作創(chuàng)作者即以自己的智力勞動(dòng)單獨(dú)或共同完成布圖設(shè)計(jì)的人。由于布圖設(shè)計(jì)的各個(gè)部分是密不可分的，具有整體性，缺少任何一部分布圖設(shè)計(jì)都將無(wú)法完成預(yù)先希望達(dá)到的功能，因此，由多人共同創(chuàng)作完成的布圖設(shè)計(jì)其權(quán)利只能作為一個(gè)整體由各創(chuàng)作人共同享有，即使各創(chuàng)作人所創(chuàng)作的部分能夠與他人的部分相區(qū)分，他也不可能就這一部分設(shè)計(jì)單獨(dú)享有權(quán)利。但是法律允許合作者就布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的歸屬作出約定。

②主持創(chuàng)作布圖設(shè)計(jì)的法人或組織

根據(jù)我國(guó)《集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)條例》第9條第二款的規(guī)定：“由法人或者其他組織主持，依據(jù)法人或者其他組織的意志而創(chuàng)作，并由法人或者其他組織承擔(dān)責(zé)任的布圖設(shè)計(jì)，該法人或者其他組織是創(chuàng)作者?！庇煞ㄈ嘶蚪M織主持創(chuàng)作的布圖設(shè)計(jì)類似于版權(quán)法中的職務(wù)作品，其權(quán)利不由直接完成創(chuàng)作的人享有而由有關(guān)的單位享有。

③經(jīng)約定可以享有權(quán)利的委托人

對(duì)于委托創(chuàng)作布圖設(shè)計(jì)的情形，我國(guó)的規(guī)定是：“受委托創(chuàng)作的布圖設(shè)計(jì)，其專有權(quán)的歸屬由委托人和受托人雙方約定，未作約定或者約定不明的其專有權(quán)由受托人享有?！彼砸蚴芪卸瓿傻牟紙D設(shè)計(jì)的專有權(quán)歸屬，首先依委托人與受托人的約定，雙方未約定或約定不明的，由受托人也就是直接完成創(chuàng)作行為的人享有布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)。

④以上主體的權(quán)利繼受人

布圖設(shè)計(jì)權(quán)利人是自然人的，自然死亡之后，其專有權(quán)在法律規(guī)定的保護(hù)期內(nèi)可依照繼承法的規(guī)定轉(zhuǎn)移。布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)屬于法人或者其他組織的，法人或者其他組織變更、終止后，其專有權(quán)在法律規(guī)定的保護(hù)期內(nèi)由承繼其權(quán)利、義務(wù)的法人或者其他組織享有，沒(méi)有承繼其權(quán)利、義務(wù)的法人或者其他組織的，則布圖設(shè)計(jì)進(jìn)入公有領(lǐng)域。

另外，我國(guó)法律還規(guī)定外國(guó)人創(chuàng)作的布圖設(shè)計(jì)首先在中國(guó)境內(nèi)投入商業(yè)利用的，依照我國(guó)的法律可享有布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)。外國(guó)人創(chuàng)作的布圖設(shè)計(jì)其他作者所屬國(guó)同中國(guó)簽訂有關(guān)布圖設(shè)計(jì)保護(hù)協(xié)議或與中國(guó)共同參加有關(guān)布圖設(shè)計(jì)保護(hù)的國(guó)際條約的，也可依我國(guó)法享有布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)。

（2）布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的客體。

《集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)條例》中規(guī)定，布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的客體是具有獨(dú)創(chuàng)性的布圖設(shè)計(jì)。這一規(guī)定與《WIPO條約》①中的規(guī)定是一致的，我國(guó)已是該條約的正式簽字國(guó)。布圖設(shè)計(jì)的獨(dú)創(chuàng)性是指該布圖設(shè)計(jì)是創(chuàng)作者自己的智力勞動(dòng)成果，并且在其創(chuàng)作時(shí)該布圖設(shè)計(jì)在布圖設(shè)計(jì)創(chuàng)作者和集成電路制造者中不是公認(rèn)的常規(guī)設(shè)計(jì)。但如由常規(guī)設(shè)計(jì)組成的布圖設(shè)計(jì)，其組合作為整體符合前述條件的，也是受到保護(hù)的客體。這一規(guī)定是為保護(hù)集成電路進(jìn)一步發(fā)展而作的特別規(guī)定。我國(guó)法對(duì)布圖設(shè)計(jì)的保護(hù)，不延及思想、處理過(guò)程、操作方法或者數(shù)學(xué)概念等。具體來(lái)說(shuō)，一項(xiàng)布圖設(shè)計(jì)要取得專有權(quán)，必須具備以下的條件：

①實(shí)質(zhì)要件：申請(qǐng)保護(hù)的布圖設(shè)計(jì)必須具有原創(chuàng)性。

具有原創(chuàng)性包括兩層含義，一是指該布圖設(shè)計(jì)必須是創(chuàng)作人自己智力勞動(dòng)的成果，而非簡(jiǎn)單復(fù)制他人的布圖設(shè)計(jì)。二是指該布圖設(shè)計(jì)應(yīng)具備一定的先進(jìn)性，即它在創(chuàng)作完成時(shí)不能是當(dāng)時(shí)集成電路產(chǎn)業(yè)中常用的，顯而易見(jiàn)的或?yàn)槿怂熘摹?/p>

對(duì)原創(chuàng)性的規(guī)定，大多數(shù)國(guó)家都大致相同，《WIPO條約》中對(duì)此亦作出了詳細(xì)的規(guī)定，我國(guó)作為集成電路技術(shù)較為落后的發(fā)展中國(guó)家，作出這樣的規(guī)定有利于鼓勵(lì)有關(guān)技術(shù)人員的積極性和主動(dòng)性，以促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

②形式要件：即取得保護(hù)的布圖設(shè)計(jì)在形式上必須具備的條件。

我國(guó)以登記作為布圖設(shè)計(jì)取得權(quán)利保護(hù)的形式要件。

我國(guó)已規(guī)定了一套類似計(jì)算機(jī)軟件版權(quán)登記的布圖設(shè)計(jì)權(quán)登記制度。如果不進(jìn)行登記，權(quán)利人將很難證明其布圖設(shè)計(jì)在創(chuàng)作完成時(shí)是非顯而易見(jiàn)的，因?yàn)椴紙D設(shè)計(jì)的發(fā)展十分迅速，等到侵權(quán)糾紛出現(xiàn)時(shí)，舉證已相當(dāng)困難，建立一套登記制度即可在很大程度上解決這一難題。

（3）布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的內(nèi)容

布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的內(nèi)容即指布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的具體權(quán)能。根據(jù)《集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)條例》的規(guī)定，我國(guó)的布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的權(quán)能主要包括：

①?gòu)?fù)制權(quán)，即權(quán)利人有權(quán)通過(guò)光學(xué)的、電子學(xué)的方式或其他方式來(lái)復(fù)制其受保護(hù)的布圖設(shè)計(jì)或者含有該布圖設(shè)計(jì)的集成電路。這種復(fù)制（reproduce）與版權(quán)法中的復(fù)制（copy）是不同的，它必須通過(guò)特殊的方法實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上是一種重新制作。所以，我國(guó)《條例》中明確規(guī)定：“復(fù)制，是指重復(fù)制作布圖設(shè)計(jì)或者含有該布圖設(shè)計(jì)的集成電路的行為。”

②商業(yè)利用權(quán)，即布圖設(shè)計(jì)權(quán)人享有的將受保護(hù)布圖設(shè)計(jì)以及含有該受保護(hù)的布圖設(shè)計(jì)的集成電路或含此種集成電路的產(chǎn)品進(jìn)行商業(yè)利用的權(quán)利。各國(guó)立法對(duì)此權(quán)利內(nèi)容的規(guī)定不完全相同，但一般都包括出售權(quán)、出租權(quán)、展覽陳列權(quán)以及為商業(yè)目的或其他方式的利用而進(jìn)口的權(quán)利等。我國(guó)法所規(guī)定的商業(yè)利用，是指為商業(yè)目的進(jìn)口、銷售或者以其他方式提供受保護(hù)的布圖設(shè)計(jì)，含有該布圖設(shè)計(jì)的集成電路或者含有該集成電路的物品的行為。

值得注意的是，從各國(guó)現(xiàn)有的集成電路法規(guī)定看，布圖設(shè)計(jì)權(quán)均不包括任何精神權(quán)利，且布圖設(shè)計(jì)權(quán)不影響權(quán)利人根據(jù)其他法律而對(duì)布圖設(shè)計(jì)所享有的權(quán)利。

（二）布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的權(quán)利限制

作為一種知識(shí)產(chǎn)權(quán)，和專利權(quán)及版權(quán)一樣，布圖設(shè)計(jì)權(quán)的行使也存在一定的限制。從各國(guó)立法的情況來(lái)看，對(duì)布圖設(shè)計(jì)權(quán)利的限制主要有以下幾種：

1.合理使用。這與版權(quán)中的合理使用相類似，主要包括為個(gè)人目的而復(fù)制或利用和為教學(xué)研究而復(fù)制或利用。

2.合理的反向工程。反向工程是現(xiàn)代集成電路工業(yè)發(fā)展的主要手段之一，但是反向工程也具有一定的特殊性，因?yàn)樵趶?fù)制他人布圖設(shè)計(jì)時(shí)也可能會(huì)用到反向工程的技術(shù)，以科學(xué)研究為目的的反向工程是合法的，而單純?yōu)楂@取他人布圖設(shè)計(jì)而進(jìn)行的反向工程則是非法的，這又涉及到一個(gè)侵權(quán)認(rèn)定的問(wèn)題。

3.權(quán)利窮竭。布圖設(shè)計(jì)權(quán)人或經(jīng)其受權(quán)的人將受保護(hù)的布圖設(shè)計(jì)或含有該布圖設(shè)計(jì)的集成電路產(chǎn)品投入市場(chǎng)以后，對(duì)與該布圖設(shè)計(jì)或該集成電路產(chǎn)品有關(guān)的任何商業(yè)利用行為，不再享有權(quán)利。

4.善意買(mǎi)主。即基于善意，不知道有關(guān)半導(dǎo)體芯片產(chǎn)品的保護(hù)的存在而購(gòu)買(mǎi)了該半導(dǎo)體芯片產(chǎn)品的人。這些人的行為是不能構(gòu)成布圖設(shè)計(jì)侵權(quán)的。

5.強(qiáng)制許可。即在一定條件下，一國(guó)政府可以不經(jīng)布圖設(shè)計(jì)權(quán)利人的同意強(qiáng)制作可他人或有關(guān)的組織使用其布圖設(shè)計(jì)。這一做法主要由一些發(fā)展中國(guó)家采用，一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)對(duì)此持反對(duì)意見(jiàn)?！禬IPO條約》對(duì)強(qiáng)制許可采取了肯定的態(tài)度，允許締約各國(guó)根據(jù)自己實(shí)際情況在法律上規(guī)定強(qiáng)制許可制度。

根據(jù)我國(guó)《集成電路布圖設(shè)計(jì)條例》第四章的規(guī)定，我國(guó)對(duì)布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)行使的限制主要體現(xiàn)在以下這幾個(gè)方面：

（1）為個(gè)人目的或者單純?yōu)樵u(píng)價(jià)、分析、研究、教學(xué)等目的而復(fù)制受保護(hù)的布圖設(shè)計(jì)的。

（2）在依據(jù)前項(xiàng)評(píng)價(jià)、分析受保護(hù)的布圖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)作出具有獨(dú)創(chuàng)性的布圖設(shè)計(jì)的。

（3）對(duì)自己獨(dú)立創(chuàng)作的與他人相同的布圖設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)制或者將其投入商業(yè)利用的。

（4）受保護(hù)的布圖設(shè)計(jì)、含有該布圖設(shè)計(jì)的集成電路或者含有該集成電路的物品，由布圖設(shè)計(jì)權(quán)利人或者經(jīng)其許可投放市場(chǎng)后，他人再次商業(yè)利用的。

（5）在國(guó)家出現(xiàn)緊急狀態(tài)或者非常情況時(shí)，或者為了公共利益的目的，或者經(jīng)人民法院、不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)行為監(jiān)督檢查部門(mén)依法認(rèn)定布圖設(shè)計(jì)權(quán)利人有不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)行為而需要給予補(bǔ)救時(shí)，國(guó)務(wù)院知識(shí)產(chǎn)權(quán)行政部門(mén)可以給予使用其布圖設(shè)計(jì)的非自愿許可。但是取得非自愿許可的自然人，法人或其他組織應(yīng)向布圖設(shè)計(jì)權(quán)利人支付合理的報(bào)酬，其數(shù)額由雙方協(xié)商；雙方不能達(dá)成協(xié)議的，由國(guó)務(wù)院知識(shí)產(chǎn)權(quán)行政部門(mén)裁決。

由以上這些規(guī)定可以看出，我國(guó)基本上采用了與《WIPO條約》相似的規(guī)定，這有利于我國(guó)的集成電路布圖設(shè)計(jì)與國(guó)際法律規(guī)定的接軌。

（三）布圖設(shè)計(jì)侵權(quán)及其認(rèn)定

所謂布圖設(shè)計(jì)侵權(quán)，即指侵犯了布圖設(shè)計(jì)權(quán)利人的權(quán)利，依法應(yīng)承擔(dān)法律責(zé)任的行為。它主要包括非法復(fù)制與非法進(jìn)行商業(yè)利用兩種。其中非法進(jìn)行商業(yè)利用的行為比較容易認(rèn)定，也易取證，但對(duì)非法復(fù)制的認(rèn)定卻存在一定的難度。非法復(fù)制主要有兩種：

1.完全復(fù)制，即將原布圖設(shè)計(jì)原封不動(dòng)照搬下來(lái)。這種情況比較好認(rèn)定，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)一種布圖設(shè)計(jì)是一項(xiàng)艱巨復(fù)雜的腦力勞動(dòng)，兩個(gè)相互獨(dú)立的開(kāi)發(fā)人在互不接觸的情況下獨(dú)立開(kāi)發(fā)的兩種功能相同的布圖設(shè)計(jì)，雖然在電路原理上有可能相似，但是表現(xiàn)在掩膜版上的具體元件布置、連線等布局完全一模一樣的可能性幾乎為零，因此在實(shí)踐中如發(fā)現(xiàn)兩種完全一樣的布圖設(shè)計(jì)，那么必定是后一布圖設(shè)計(jì)人復(fù)制了前一設(shè)計(jì)人的布圖設(shè)計(jì)，舉證責(zé)任主要集中在開(kāi)發(fā)時(shí)間先后上，如果規(guī)定有布圖設(shè)計(jì)的登記制度，這就比較容易認(rèn)定。

2.部分復(fù)制，即仿制，這是目前存在的布圖設(shè)計(jì)侵權(quán)行為中占比重最大，而且也是最難認(rèn)定的一種侵權(quán)行為。它之所以難以認(rèn)定的主要原因是布圖設(shè)計(jì)中有許多共同遵循的基本電路原理和技術(shù)原則，再加上新舊布圖設(shè)計(jì)之間需有兼容性的要求，在功能相類似的布圖設(shè)計(jì)中不可避免地會(huì)有一些相同或相似的地方。因此許多布圖設(shè)計(jì)侵權(quán)人在獲取他人布圖設(shè)計(jì)作品以后，將一些無(wú)關(guān)緊要的元件位置作一定的改動(dòng)，在電路設(shè)計(jì)連線上再作一些調(diào)整，就會(huì)使新的布局與原有的布局很不相同，尤其在制作成集成電路產(chǎn)品以后，肉眼無(wú)法觀察，必須借助機(jī)器進(jìn)行復(fù)雜的技術(shù)處理后才能認(rèn)定，這就更增加了對(duì)此種侵權(quán)行為認(rèn)定的難度。

筆者認(rèn)為，在認(rèn)定這種侵權(quán)行為時(shí)必須抓住兩個(gè)關(guān)鍵：一是兩種布圖設(shè)計(jì)是否實(shí)質(zhì)相似，二是另一布圖設(shè)計(jì)創(chuàng)作人是否曾接觸過(guò)受保護(hù)的布圖設(shè)計(jì)。確定了這兩點(diǎn)，侵權(quán)的判定即可成立。對(duì)是否實(shí)質(zhì)相似的認(rèn)定，主要可從兩個(gè)方面著手：（1）從設(shè)計(jì)組成上看，首先在量上確定，兩種布圖設(shè)計(jì)相同的部分有多少，占全部布圖設(shè)計(jì)的比重有多大，一般而言，相同的越多，是復(fù)制的可能性就越大，另外在質(zhì)上可考察相同的部分在整個(gè)設(shè)計(jì)中所起的作用是否相同，如果起的都是核心的作用，那么就很容易構(gòu)成實(shí)質(zhì)相似。（2）從功能上看，兩種布圖設(shè)計(jì)的功能是否相同是二者是否實(shí)質(zhì)相似的根本要件，如果兩種功能完全不同的布圖設(shè)計(jì)，即使其元件布局、線路布置絕大部分相同，也不可能構(gòu)成實(shí)質(zhì)相似。抓住了這兩個(gè)關(guān)鍵，對(duì)于仿制的侵權(quán)認(rèn)定就相對(duì)容易了。

總之，我國(guó)的《集成電路布圖設(shè)計(jì)條例》已初步建立了我國(guó)的集成電路布圖設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)理論體系，對(duì)布圖設(shè)計(jì)侵權(quán)作了規(guī)定，并且規(guī)定了侵權(quán)人應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的法律責(zé)任。但我們?nèi)孕枰诮窈蟮牟紙D設(shè)計(jì)權(quán)利保護(hù)實(shí)踐中進(jìn)一步改善我國(guó)的保護(hù)制度，使布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的保護(hù)更全面更完善，從而促進(jìn)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

[注   釋]：

①即《關(guān)于集成電路的知識(shí)產(chǎn)權(quán)條約》（Treaty on the Intellectual Property in Respect of Integrated Circuits），是世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）于1989年5月在華盛頓通過(guò)的一部國(guó)際條約，簡(jiǎn)稱《WIPO條約》?，F(xiàn)在已在這個(gè)條約上簽字的國(guó)家有埃及、加納、利比里亞、危地馬拉、南斯拉夫、贊比亞、印度和中國(guó)等。

[參考書(shū)目]

1. 鄭成思著《計(jì)算機(jī)軟件與數(shù)據(jù)的法律保護(hù)》，法律出版社，1987版。

2. 鄭成思著，《信息、新興技術(shù)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)》，中國(guó)人大出版社，1986版。

3. 英明初著，《計(jì)算機(jī)軟件的版權(quán)保護(hù)》，北京大學(xué)出版社，1991年8月版。

4. 唐光良、董炳和、劉廣三著，《計(jì)算機(jī)法》，中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社，1993年11月版。

5. 劉江彬著，《計(jì)算機(jī)法律概論》，北京大學(xué)出版社，1992年7月版。

6. 趙震江主編，《科技法學(xué)》，北京大學(xué)出版社，1991版。

第2篇：集成電路反向設(shè)計(jì)范文

人們觀念中的山寨產(chǎn)品并不尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)，存在低價(jià)，質(zhì)量低劣，只做到形似神不似，功能與正版差距很大的這些元素。事實(shí)上“山寨”一詞并沒(méi)有準(zhǔn)確的定義，并經(jīng)不起推敲。因此并不能將所有的反向工程后獲得的模仿技術(shù)的行為歸于此類。對(duì)外經(jīng)貿(mào)大學(xué)國(guó)際經(jīng)貿(mào)學(xué)院國(guó)際商務(wù)研究中心主任王健曾為“山寨”正名，他認(rèn)為“山寨”產(chǎn)品只是一個(gè)噱頭，僅僅是一種營(yíng)銷方式，仔細(xì)對(duì)比，很多被“山寨”的產(chǎn)品，與正版產(chǎn)品形似神不似，從軟件硬件來(lái)看，均未侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)，事實(shí)上很多“山寨”都不侵權(quán)。

反向工程的合法認(rèn)定

反向工程的利用是不是構(gòu)成侵權(quán)，浙江廣誠(chéng)律師事務(wù)所趙小雷律師就法理與實(shí)踐的方面對(duì)此進(jìn)行了分析。他認(rèn)為，在自2007年2月1日起施行的《最高人民法院關(guān)于審理不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)民事案件應(yīng)用法律若干問(wèn)題的解釋》（以下簡(jiǎn)稱《解釋》）的第十二條，通過(guò)自行開(kāi)發(fā)研制或者反向工程等方式獲得的商業(yè)秘密，不認(rèn)定為《反不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)法》第十條第（一）、（二）項(xiàng)規(guī)定的侵犯商業(yè)秘密行為。前款所稱“反向工程”，是指通過(guò)技術(shù)手段對(duì)從公開(kāi)渠道取得的產(chǎn)品進(jìn)行拆卸、測(cè)繪、分析等而獲得該產(chǎn)品的有關(guān)技術(shù)信息。當(dāng)事人以不正當(dāng)手段知悉了他人的商業(yè)秘密之后，又以反向工程為由主張獲取行為合法的，不予支持。

根據(jù)《反不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)法》規(guī)定，商業(yè)秘密是指不為公眾所知悉、能為權(quán)利人帶來(lái)經(jīng)濟(jì)利益、具有實(shí)用性并經(jīng)權(quán)利人采取保密措施的技術(shù)信息和經(jīng)營(yíng)信息。這里第一個(gè)構(gòu)成要件就是“不為公眾所知悉”。最高人民法院《關(guān)于審理不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)民事案件應(yīng)用法律若干問(wèn)題的解釋》（法釋〔2007〕2號(hào)）規(guī)定，所謂“不為公眾所知悉”是指有關(guān)信息不為其所屬領(lǐng)域的相關(guān)人員普遍知悉和容易獲得。但是具有下列情形之一的，可以認(rèn)定有關(guān)信息不構(gòu)成不為公眾所知悉，也就是說(shuō)這些信息已經(jīng)為公眾所知悉，不構(gòu)成商業(yè)秘密：（一）該信息為其所屬技術(shù)或者經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的人的一般常識(shí)或者行業(yè)慣例；（二）該信息僅涉及產(chǎn)品的尺寸、結(jié)構(gòu)、材料、部件的簡(jiǎn)單組合等內(nèi)容，進(jìn)入市場(chǎng)后相關(guān)公眾通過(guò)觀察產(chǎn)品即可直接獲得；（三）該信息已經(jīng)在公開(kāi)出版物或者其他媒體上公開(kāi)披露；（四）該信息已通過(guò)公開(kāi)的報(bào)告會(huì)、展覽等方式公開(kāi)；（五）該信息從其他公開(kāi)渠道可以獲得；（六）該信息無(wú)需付出一定的代價(jià)而容易獲得。上述對(duì)此做出了規(guī)定，從法條上看如果通過(guò)正規(guī)途徑運(yùn)用反向工程獲悉的商業(yè)秘密不屬于侵犯商業(yè)秘密的行為。

另外通過(guò)正規(guī)途徑運(yùn)用反向工程獲得的商業(yè)秘密運(yùn)用到相關(guān)產(chǎn)品中不構(gòu)成侵權(quán)，但其中有兩點(diǎn)需要注意：第一，如果通過(guò)正規(guī)途徑獲取的是獲得國(guó)家專利的商業(yè)秘密，按照法條獲得國(guó)家專利的商業(yè)秘密也是商業(yè)秘密，所以也不構(gòu)成侵犯商業(yè)秘密的行為，但按《專利法》第十一條：發(fā)明和實(shí)用新型專利權(quán)被授予后除本法另有規(guī)定的以外，任何單位或個(gè)人未經(jīng)專利權(quán)人許可，都不得實(shí)施其專利，即不得為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目的制造、使用、許諾銷售、進(jìn)口其專利產(chǎn)品或使用其專利方法以及使用許諾銷售、銷售、進(jìn)口依照該專利方法直接獲得的產(chǎn)品，外觀設(shè)計(jì)專利被授予后，任何單位或者個(gè)人未經(jīng)專利權(quán)人許可，都不得實(shí)施其專利，即不得為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目的制造銷售、進(jìn)口其外觀設(shè)計(jì)專利產(chǎn)品。因此，雖構(gòu)不成侵犯商業(yè)秘密的行為，但如以生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)為目的，將相關(guān)商業(yè)秘密應(yīng)用到產(chǎn)品中去即違反《專利法》。所以結(jié)合《解釋》和《專利法》可以理解為通過(guò)正規(guī)途徑和反向工程獲得的未獲得專利的商業(yè)秘密并將以生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)為目的應(yīng)用相關(guān)商業(yè)秘密的行為是不合法的。

這里有一點(diǎn)需要強(qiáng)調(diào)的是《專利法》第五十條：一項(xiàng)取得專利權(quán)的發(fā)明或者實(shí)用新型比前已經(jīng)取得專利權(quán)的發(fā)明或者實(shí)用新型具有顯著經(jīng)濟(jì)意義的重大技術(shù)進(jìn)步，其實(shí)施又有賴于前一發(fā)明或者實(shí)用新型的實(shí)施的，國(guó)務(wù)院專利行政部門(mén)根據(jù)后一專利權(quán)人的申請(qǐng)，可以給予實(shí)施前一發(fā)明或者使用新型的強(qiáng)制許可。在依照前款規(guī)定給予強(qiáng)制許可的情形下，國(guó)務(wù)院專利行政部門(mén)根據(jù)前一專利權(quán)人的申請(qǐng)，也可以給予實(shí)施后一發(fā)明或者實(shí)用新型的強(qiáng)制許可?！督忉尅返谑l可以說(shuō)是對(duì)《專利法》第五十條的具體操作的規(guī)定，即是在未經(jīng)專利權(quán)人的許可的情況下，第三人可以通過(guò)正規(guī)途徑的反向工程獲知專利技術(shù)的商業(yè)秘密，在此基礎(chǔ)上去進(jìn)行技術(shù)革新，如果這種技術(shù)革新具有顯著經(jīng)濟(jì)意義的重大技術(shù)進(jìn)步，法律即規(guī)定其合法性。所以我們?cè)谀撤N程度上可以理解《解釋》第十二條與《專利法》第五十條存在著一定的穩(wěn)定的必然關(guān)系。

第二，如果通過(guò)正規(guī)途徑運(yùn)用反向工程獲取的是獲得國(guó)家專利的外觀設(shè)計(jì)專利權(quán)的產(chǎn)品商業(yè)秘密，通過(guò)對(duì)以上法條的解釋，獲得的商業(yè)秘密行為不是侵犯商業(yè)秘密的行為?！秾＠ā分袑?duì)什么樣的情況下構(gòu)成侵犯外觀設(shè)計(jì)專利權(quán)的規(guī)定也不是很明確。

一般可以認(rèn)為，私權(quán)之間所形成的“禁止條款”與反向工程豁免公共政策相違背，構(gòu)成商業(yè)秘密權(quán)利濫用，因此該禁止條款效力理應(yīng)不予認(rèn)可。換言之，在商業(yè)秘密法保護(hù)中，商業(yè)秘密權(quán)利人無(wú)權(quán)阻止社會(huì)公眾通過(guò)反向工程這一正當(dāng)手段對(duì)其商業(yè)秘密信息的獲?。ǚ苫蛘咝姓ㄒ?guī)對(duì)于某些客體如計(jì)算機(jī)軟件禁止反向工程的，依照有關(guān)法律或者行政法規(guī)的規(guī)定處理），除非技術(shù)權(quán)利人申請(qǐng)專利保護(hù)。當(dāng)然，在適用反向工程豁免時(shí)，其中已知產(chǎn)品必須是以正當(dāng)和誠(chéng)實(shí)的方式獲得的，例如從公開(kāi)市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)、公共領(lǐng)域獲得，方可豁免。

反向工程知識(shí)產(chǎn)權(quán)訴訟的手段

反向工程推動(dòng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，技術(shù)進(jìn)步又會(huì)促進(jìn)反向工程，而作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)的所有者，既要發(fā)展技術(shù)，利用反向工程，又要對(duì)其知識(shí)產(chǎn)權(quán)進(jìn)行保護(hù)。因此對(duì)反向工程又有諸多的限制。

反向工程在司法解釋中被定義為，通過(guò)技術(shù)手段對(duì)從公開(kāi)渠道取得的產(chǎn)品進(jìn)行折卸、測(cè)繪、分析等而獲得該產(chǎn)品的有關(guān)技術(shù)信息。為避免該條款被濫用，司法解釋同時(shí)規(guī)定：“當(dāng)事人以不正當(dāng)手段知悉了他人的商業(yè)秘密之后，又以反向工程為由主張獲取行為合法的，不予支持?！?/p>

中國(guó)開(kāi)源軟件推進(jìn)聯(lián)盟專家委員會(huì)陳偉博士告訴本刊記者，就集成電路芯片而言，由于布圖設(shè)計(jì)的全部圖形分別存在于集成電路表面下不同深度處，所以實(shí)際中多采用逐層剝蝕，再用顯微攝影技術(shù)將其拍攝下來(lái)，測(cè)出其尺寸即可復(fù)制出全套布圖設(shè)計(jì)。反向工程的方法在集成電路工業(yè)的發(fā)展中起著巨大的作用，世界各國(guó)廠商無(wú)不采用這種方法來(lái)了解別人產(chǎn)品的發(fā)展，如果嚴(yán)格禁止這種行為，便會(huì)對(duì)集成電路技術(shù)的進(jìn)步造成影響，所以各國(guó)在立法時(shí)都在一定條件下將此視為一種侵權(quán)的例外。為了教學(xué)、分析和評(píng)價(jià)布圖設(shè)計(jì)中的概念、技術(shù)或者布圖設(shè)計(jì)中采用的電路、邏輯結(jié)構(gòu)、元件配置而復(fù)制布圖設(shè)計(jì)以及在此基礎(chǔ)上將分析評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)用于具有原創(chuàng)性的布圖設(shè)計(jì)之中，并據(jù)此制造集成電路，均不視為侵權(quán)。但是，單純地以經(jīng)營(yíng)銷售為目的而復(fù)制他人受保護(hù)的布圖設(shè)計(jì)而生產(chǎn)集成電路，應(yīng)視為侵權(quán)行為。

據(jù)陳偉分析，計(jì)算機(jī)軟件反向工程的合法性，一直是計(jì)算機(jī)軟件知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)中爭(zhēng)議較大的問(wèn)題。到目前為止，尚無(wú)任何國(guó)家在其軟件保護(hù)法中允許對(duì)軟件實(shí)施反向工程的行為。因?yàn)檐浖鳛橐环N技術(shù)產(chǎn)品要考慮到產(chǎn)品的兼容性，所以絕對(duì)禁止反向工程行為可能影響軟件技術(shù)的發(fā)展。

反向工程可能會(huì)被誤認(rèn)為是對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的嚴(yán)重侵害，但是在實(shí)際應(yīng)用上，反而可以成為知識(shí)產(chǎn)權(quán)所有者保護(hù)中的一把利劍。例如在集成電路領(lǐng)域和軟件領(lǐng)域，如果懷疑某公司侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可以利用反向工程技術(shù)來(lái)尋找證據(jù)。

第3篇：集成電路反向設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：DC-DC芯片；輕負(fù)載；反向大電流

引言

DC-DC變換器芯片具有效率高、穩(wěn)定性好、PCB板占用面積小等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)在電子設(shè)計(jì)中應(yīng)用特別廣泛。不斷提高DC-DC變換器的效率一直是此類芯片設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)[1]。

為了提高工作效率，目前的市場(chǎng)上的DC-DC變化器芯片多采用峰值電流模PWM控制方式[2-3]。大多數(shù)情況下，芯片會(huì)工作在輕負(fù)載模式，因此尤其應(yīng)該提高輕負(fù)載模式下的效率[4]。本文基于降壓型DC-DC芯片，提出了一種新穎的片上反向大電流檢測(cè)保護(hù)電路，在輕負(fù)載的情況下，當(dāng)電感中的反向電流超過(guò)900mA時(shí)，輸出信號(hào)IR2_OUT將同步開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，防止了流過(guò)電感的反向電流過(guò)大而造成能量的浪費(fèi)，提高了變換器輕負(fù)載工作下的效率。

1 反向大續(xù)流檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)思想

DC-DC芯片主開(kāi)關(guān)管和同步開(kāi)關(guān)管連接處SW點(diǎn)的電壓可以反映電感電流的大小。在續(xù)流階段，對(duì)SW點(diǎn)的電壓進(jìn)行采樣得到IR_SW信號(hào)，將該信號(hào)與基準(zhǔn)電壓通過(guò)比較器進(jìn)行比較。當(dāng)反向電感電流超過(guò)900mA時(shí)，IR_SW的電壓大于基準(zhǔn)電壓，此時(shí)比較器的輸出IR2_OUT變?yōu)檫壿嫛?”將同步開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，使續(xù)流階段結(jié)束。

2 具體電路實(shí)現(xiàn)

圖1是反向大電流檢測(cè)模塊的實(shí)際電路圖，圖中BJH1是芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電流模塊為本模塊比較器正常工作提供的電流偏置；IR_GND是基準(zhǔn)電壓信號(hào)，它由基準(zhǔn)電流流入電阻R1產(chǎn)生；IR_SW是續(xù)流階段SW點(diǎn)電壓的采樣信號(hào)；SHUT和IR2CTL是本模塊的邏輯使能信號(hào)；IR2_OUT是本模塊的輸出，它可以控制同步開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷。

由圖1可知，本模塊中的比較器采用了的典型兩級(jí)結(jié)構(gòu)[5]。電路第一級(jí)使用二極管接法的MOS管作負(fù)載，第二級(jí)采用推挽式的輸出結(jié)構(gòu)。第二級(jí)中的M15和M18接成共源共柵的結(jié)構(gòu)，提高了電路的電源抑制比。在設(shè)計(jì)當(dāng)中，M20N的寬長(zhǎng)比遠(yuǎn)大于M20P的寬長(zhǎng)比，并且M21P的寬長(zhǎng)比遠(yuǎn)大于M21N的寬長(zhǎng)比，這樣由M20N和M20P構(gòu)成的整形非門(mén)上升沿翻轉(zhuǎn)較快，由M21N和M21P構(gòu)成的整形非門(mén)下降沿翻轉(zhuǎn)較快，從而有利于輸出信號(hào)IR2_OUT在由邏輯“0”變?yōu)檫壿嫛?”過(guò)程中的快速翻轉(zhuǎn)。

為了保證變換器在絕大部分情況工作在連續(xù)導(dǎo)通模式下，電路的設(shè)計(jì)應(yīng)該保證電感中可以流過(guò)一定的反向電流。然而在反向續(xù)流階段，輸出電容上儲(chǔ)存的能量經(jīng)電感和同步開(kāi)關(guān)管流到地端，造成了能量的浪費(fèi)，因此為了提高變換器輕負(fù)載下的效率，反向電感電流又不宜過(guò)大。經(jīng)過(guò)折衷考慮，本設(shè)計(jì)中的反向續(xù)流門(mén)限設(shè)定為900mA。

在芯片正常工作的情況下，在任意工作周期當(dāng)中，當(dāng)主開(kāi)關(guān)管關(guān)斷后，邏輯控制同步開(kāi)關(guān)管打開(kāi)，變換器進(jìn)入續(xù)流階段，此時(shí)全局關(guān)斷信號(hào)SHUT為邏輯“0”，使能信號(hào)IR2CTL為邏輯“1”，反向續(xù)流檢測(cè)模塊可以正常工作。在續(xù)流階段，同步開(kāi)關(guān)管、電感、負(fù)載和輸出電容構(gòu)成回路，電感中的儲(chǔ)能通過(guò)回路釋放。在這一過(guò)程中，IR_SW通過(guò)檢測(cè)SW點(diǎn)的電壓來(lái)檢測(cè)同步開(kāi)關(guān)管中的電流。在續(xù)流的開(kāi)始階段，電流由地流向電感，此時(shí)SW點(diǎn)的電壓小于零，IR_SW的電壓小于零。差分對(duì)管中的M2導(dǎo)通，M3截止，偏置電流全部流經(jīng)M5，M6上幾乎沒(méi)有電流流過(guò)，這導(dǎo)致了M18截止，M19導(dǎo)通并處于線性工作區(qū)，M19的漏端電壓與源端電壓幾乎相等，接近于地電位，IR2_OUT為邏輯“0”。當(dāng)電感中的能量耗盡之后，由于電感電流不能突變，輸出電容通過(guò)電感和同步開(kāi)關(guān)管對(duì)地放電，電感中開(kāi)始流過(guò)反向電流，此時(shí)SW和IR_SW的電壓大于零且它們隨著電感電流的增大而增大。當(dāng)電感中的反向電流超過(guò)900mA時(shí)，IR_SW電壓將超過(guò)基準(zhǔn)電壓IR_GND，IR2_OUT變?yōu)檫壿嫛?”，控制同步開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，結(jié)束變換器的續(xù)流過(guò)程。

3 仿真結(jié)果

本文提出的電路應(yīng)用于一款降壓型單片DC-DC變換器中，芯片已經(jīng)采用Hspice和Candence完成了電路前仿真設(shè)計(jì)。圖2是在溫度為25℃、電源電壓VI為5V、全典型模型的情況下，IR2_OUT隨反向電感電流變化的直流仿真曲線。由該圖可知，使IR2_OUT由邏輯“0”變?yōu)檫壿嫛?”的反向電感電流門(mén)限約為900mA，這一結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

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第4篇：集成電路反向設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞 石油測(cè)井；高溫電子線路；設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào) TM 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)031-0102-01

如何保障電子系統(tǒng)在高溫環(huán)境下正常的運(yùn)作，是本文研究的主要的問(wèn)題。因?yàn)椋谑蜏y(cè)井時(shí)，儀器通常都是在井下幾千米以上的深井中工作，這種環(huán)境通常伴有：劇烈震動(dòng)、壓力大以及溫度高等特點(diǎn)。電子線路將很難在這種環(huán)境下保持正常的運(yùn)作。

1 溫度對(duì)電路的影響

溫度對(duì)電子線路的影響最主要還是對(duì)電子元件的影響。隨著溫度的變化，使得電子元件的一些特征和性能產(chǎn)生變化，從而影響到電路。

1）溫度半導(dǎo)體元件的影響。設(shè)計(jì)高溫電路，則必須先解決元件的問(wèn)題。半導(dǎo)體是現(xiàn)代集成電路元件的主要材料，它一種熱敏材料，隨著溫度升高，它的許多參數(shù)也將會(huì)隨之變化，特別是本征承載流子的密度還與溫度成正比，從而使得PN結(jié)的反向電流增加的很明顯，進(jìn)而導(dǎo)致功率損耗增加，噪聲增大以及阻抗降低，最后，隨著溫度逐漸的升高，電子元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，致使電子元件的性能受損。有實(shí)驗(yàn)表明：隨著半導(dǎo)體結(jié)溫每10℃的增加，元件無(wú)故障時(shí)間將縮短一倍。所以，降低對(duì)半導(dǎo)體結(jié)溫的要求，是設(shè)計(jì)高溫電路的重點(diǎn)。

2）耐高溫的電子元件。所有電子元件都有其的高溫額制限度，由于元件工作自身也會(huì)產(chǎn)生溫度，所以工作時(shí)元件的溫度一般都會(huì)高于工作環(huán)境的溫度。設(shè)計(jì)時(shí)，元件工作最高的溫度不能超過(guò)其本身的溫度允許值。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)：①元件的選擇上，應(yīng)盡量額選擇溫度最高允許值大的的元件。在選擇半導(dǎo)體元件時(shí)，應(yīng)該注意不宜選用結(jié)溫較低的鍺件，而應(yīng)該選用結(jié)溫較高的硅件；②盡可能的減少電路系統(tǒng)功率的消耗，降低元件散熱性的要求；③在設(shè)計(jì)上盡可能的增加熱導(dǎo)和減少熱阻，促使降低低功率消耗和最高允許結(jié)溫的要求。元件的熱阻是有兩個(gè)部分組成的。其分別是，件外熱阻：電子元件外殼到周圍環(huán)境的熱阻；件內(nèi)熱阻：電子芯片內(nèi)部到外殼之間的熱阻。確定件外熱阻的因素有多種。一般是由：器件引線框材料和結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體芯片的尺寸，壓焊絲材料，芯片粘結(jié)材料，表面積的大小和直徑以及器件外殼的材料所決定的。而件內(nèi)熱阻主要和組裝件的組裝密度、元件、結(jié)構(gòu)材料、功率分布等等有關(guān)。

2 設(shè)計(jì)高溫電路

高溫電路的設(shè)計(jì)目前有三種方法可以實(shí)現(xiàn)。其分別是：傳統(tǒng)、混合電路、HTASIC方法。

1）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法一般只是在設(shè)計(jì)和制造時(shí)將高溫特性考慮進(jìn)去的依照普通環(huán)境進(jìn)行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。這種設(shè)計(jì)方法既要使用一些熱設(shè)計(jì)去調(diào)整元件的功率，還得選用耐高溫元件，但要在150℃以上的高溫環(huán)境下正常工作還是很難實(shí)現(xiàn)的。別的高溫元件也大概如此。不過(guò)可以用降溫的方法來(lái)降低電路的溫度，促使儀器內(nèi)溫度保持長(zhǎng)時(shí)間在150℃以下，完成所需的測(cè)量。

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，對(duì)于短期的應(yīng)用時(shí)可行的，甚至一些很復(fù)雜的電路也能用到。然而在長(zhǎng)期的高溫下應(yīng)用，可靠性不高。因?yàn)椋娐返臒o(wú)源與有源部分之間的互聯(lián)部分在長(zhǎng)期的應(yīng)用下很容易老化。

2）混合電路設(shè)計(jì)的方法。我們將同時(shí)在一塊基體上應(yīng)用現(xiàn)成集成芯片和薄厚膜技術(shù)的方法稱之為混合電路設(shè)計(jì)的方法。它是一種介于HTASIC和傳統(tǒng)之間的方法。相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，混合電路的功耗要低；而且，在高溫工作環(huán)境下的各種效果都要比傳統(tǒng)電路要好。

3）HTASIC設(shè)計(jì)方法。相對(duì)于傳統(tǒng)電路和混合電路，集成電路技術(shù)在高溫條件下應(yīng)用的效果肯定是最好的。在一些典型的高溫環(huán)境系的特性它都有很好的表現(xiàn)。能適應(yīng)的最高工作環(huán)境高達(dá)250℃。

應(yīng)用集成電路的好處：①隨著能夠集成在芯片上的功能的增多，處于外部的電子元件的數(shù)量也將逐漸減少；②集成電路相對(duì)分離電路其內(nèi)部元件的尺寸要小的多，所以，大大的降低了功耗，也避免了芯片內(nèi)部過(guò)熱；③由于芯片內(nèi)所有功耗元件都可以通過(guò)物理延伸或調(diào)整到避免本地過(guò)熱點(diǎn)產(chǎn)生，就使得集成元件在高溫環(huán)境下有了更高的保證。

3 低功耗的設(shè)計(jì)

高溫電路的設(shè)計(jì)，在于提高電路系統(tǒng)高溫環(huán)境下正常工作的時(shí)間。上述在采用耐高溫元件、優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還應(yīng)該考慮降低系統(tǒng)的功耗，減少熱量的釋放。

減低集成電路芯片功耗的設(shè)計(jì)最主要的研究?jī)?nèi)容是：如何有效的降低芯片功耗和如何通過(guò)軟件硬件的優(yōu)化在保持本來(lái)性能的前提下，使得總體功耗在一個(gè)較低值上。集成電路芯片所產(chǎn)生的功耗，最主要的是來(lái)源于電路邏輯狀態(tài)所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)功耗。所以，降低功耗最直接有效的方法是降低供電電壓。只是這樣經(jīng)常會(huì)增加電路輸出延遲。另外一種方法就是降低頻率，有選擇的降低頻率可以再降低功耗的同時(shí)，保證系統(tǒng)的性能不受影響。而降低負(fù)載容抗的的方法，是實(shí)際中降低功耗最有意義的方法。

所以，在電路實(shí)際中降低功率消耗，可以從硬、軟件的設(shè)計(jì)采取

措施。

1）硬件設(shè)計(jì)。①元件上，盡可能的采用功耗小，可勝任高溫工作要求的高溫低供電集成芯片；②在電路性能得到保證的前提下，進(jìn)可能的提高電源轉(zhuǎn)化效率和降低電源工作電壓；③在保證電路性能的情況下盡量的減少元件數(shù)量，簡(jiǎn)化電路；④如果儀器是智能型的，則可以充分的利用中央處理器的運(yùn)算、處理功能代替硬件電路。

2）軟件設(shè)計(jì)。①盡可能的硬件軟件化來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。這樣有利于降低成本，降低功耗，偏于維護(hù)和升級(jí)，還能提高工作的可靠性；②電源管理功能最好使用微處理器自身所帶的；③采用可用的各種手段減少耗電；④結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，盡量利用軟件手段減少耗能。例如：石油井下測(cè)量采樣時(shí)，可以于事先預(yù)算好最好的采樣方針，在不影響測(cè)量效果的前提下，盡量減少功耗；⑤在應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)該注意：要仔細(xì)檢查各元件，特別是集成電子芯片的工作狀態(tài)。考察其是否能夠正常運(yùn)作以及其各種性能是否健全。如果不能，應(yīng)當(dāng)及時(shí)給予處理。

4 小結(jié)

經(jīng)過(guò)對(duì)耐高溫電子元件的選擇、電子線路結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和降低電路系統(tǒng)功耗的設(shè)計(jì)，基于PCB的高溫電路時(shí)可以實(shí)現(xiàn)的。實(shí)踐也證明該電子系統(tǒng)能夠在250℃以下的高溫環(huán)境下正常運(yùn)作。

參考文獻(xiàn)

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第5篇：集成電路反向設(shè)計(jì)范文

保護(hù)

保護(hù)不僅適用于系統(tǒng)的保護(hù)，而且延伸到通過(guò)減少電子垃圾的環(huán)境保護(hù)。例如，當(dāng)一個(gè)手機(jī)用戶將獲得一個(gè)新電話并處理掉舊的，通常充電器是跟著一起扔掉。事實(shí)上，每年近十億電話和隨之的充電器被丟棄在垃圾填埋場(chǎng)。如果充電器可以轉(zhuǎn)移到下一個(gè)電話上使用（即可以全球通用），將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)更環(huán)保的情況，從而減少這種實(shí)際的浪費(fèi)。

幸運(yùn)的是，這種做法正在全球各地開(kāi)展。歐盟委員會(huì)提出一份諒解備忘錄，旨在協(xié)調(diào)充電器的應(yīng)用，這將驅(qū)動(dòng)手機(jī)制造商使用微型USB為數(shù)據(jù)功能的智能手機(jī)（（增長(zhǎng)速度最快）連接充電器。充電器因此可以用于各種手機(jī)并一代一代傳下去。在美國(guó)，為促進(jìn)一個(gè)更綠色的世界，主要的手機(jī)供應(yīng)商、手機(jī)芯片生產(chǎn)商、服務(wù)提供商和兩個(gè)美國(guó)無(wú)線行業(yè)協(xié)會(huì)——GSMA和CTIA——一起來(lái)推動(dòng)通用充電解決方案（UCS）計(jì)劃。韓國(guó)的電信技術(shù)協(xié)會(huì)（TTA）已經(jīng)認(rèn)識(shí)到再利用充電解決方案的優(yōu)勢(shì)，并批準(zhǔn)了通用20針充電器和耳機(jī)的連接器，相比以前24針連接器可以更好解決更袖珍電話的連接器問(wèn)題　（見(jiàn)下圖）。

出于安全的考慮，中國(guó)采取了一個(gè)還是使用USB端口的通用方法。安全問(wèn)題已經(jīng)因?yàn)槭謾C(jī)電池爆炸而變得令人不安。高調(diào)的傷亡報(bào)告在中國(guó)引發(fā)中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部移動(dòng)電信終端充電器及接口的技術(shù)要求和測(cè)試方法來(lái)促進(jìn)充電安全。

過(guò)電壓保護(hù)

過(guò)電壓保護(hù)是中國(guó)的保護(hù)過(guò)電壓的安全標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)關(guān)鍵因素，顧名思義，就是當(dāng)用來(lái)給電池充電的電壓高于指定的特定電池的安全級(jí)別。過(guò)電壓會(huì)損壞電池甚至起火，因此過(guò)電壓保護(hù)裝置（OVP）集成電路被設(shè)計(jì)用來(lái)改善這種狀況。OVP芯片監(jiān)控電壓并在電壓過(guò)高時(shí)隔離手機(jī)和充電電源。典型的OVP芯片包括內(nèi)部場(chǎng)效晶體管（MOSFET），控制一個(gè)或多個(gè)外部場(chǎng)效晶體管來(lái)關(guān)閉違規(guī)充電源。這是一個(gè)增強(qiáng)安全性的簡(jiǎn)單、廉價(jià)、有效的方法。

因?yàn)樵谝徊渴謾C(jī)中空間總是稀缺的，一個(gè)緊湊的設(shè)計(jì)是必要的，電池供電，低功率消耗是強(qiáng)制性的。例如，韓國(guó)的應(yīng)用程序，需要任何時(shí)候都保護(hù)在電路中的IC，并保護(hù)手機(jī)免受±20　V的電壓。此外，設(shè)備必須是雙向的，通過(guò)電池電壓恢復(fù)到設(shè)備的USB往復(fù)（OTG）檢測(cè)。遵守韓國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，觸發(fā)應(yīng)設(shè)置在電池電壓為4.35并有±1%的誤差。其他地方略有不同的需求，所以應(yīng)該有恒定的詳情。

現(xiàn)有的芯片可以自動(dòng)檢測(cè)連接到電話或其他移動(dòng)平臺(tái)USB端口的設(shè)備類型，并且他們可以區(qū)分是充電器或耳機(jī)。芯片旨在應(yīng)對(duì)中國(guó)電信標(biāo)準(zhǔn)，例如，要求過(guò)電壓保護(hù)裝置被納入手機(jī)攔截從外部來(lái)的潛在危險(xiǎn)信號(hào)。這將導(dǎo)致一些功能，比如過(guò)壓和欠壓保護(hù)（UVP），檢測(cè)D　+　/　D　-（表明是否有充電器或別的東西連接），支持標(biāo)準(zhǔn)的USB設(shè)備連接并控制MOSFET開(kāi)關(guān)。解決這些要求的芯片，可以使用一個(gè)外部的MOSFET，或者更多時(shí)候，一個(gè)或多個(gè)MOSFET合并成一個(gè)正確單一的帶有提供隔離開(kāi)關(guān)功能的控制電路方案。一個(gè)典型的OVP或UVP負(fù)荷開(kāi)關(guān)集成電路將監(jiān)控電壓總線過(guò)壓或欠壓力的情況，如果電壓讀數(shù)低于或超過(guò)指定的限制（例如，小于3.3Vv或超過(guò)6.0V）則設(shè)置一個(gè)標(biāo)志引腳關(guān)掉MOSFET負(fù)荷開(kāi)關(guān)。

欠壓鎖定

欠壓監(jiān)測(cè)，通常稱為低電壓閉鎖（UVLO），用來(lái)確保一旦電池電壓低于指定的水平，系統(tǒng)以可控的方式關(guān)閉，不會(huì)不穩(wěn)定、振蕩或者進(jìn)入掉電狀態(tài)。用于手機(jī)、個(gè)人電腦和其他應(yīng)用程序的芯片現(xiàn)在可提供UVLO。這些現(xiàn)代芯片通過(guò)使用場(chǎng)效晶體管（MOSFET）提供電源信號(hào)調(diào)節(jié)?。ㄍǔＪ羌稍谠O(shè)計(jì)中），正如前面提到的，提供UVLO和　OVP。還有更先進(jìn)的版本，添加諸如浪涌電流限制、過(guò)載保護(hù)（OCP）、反向電流保護(hù)、故障管理、轉(zhuǎn)換速率控制和熱保護(hù)。例如，浪涌電流限制，對(duì)于避免逐漸損壞組件、降低功率損耗和降低系統(tǒng)的瞬態(tài)效應(yīng)是有用的。在某些集成電路中，提供一個(gè)虛擬二極管預(yù)防反向電流，但沒(méi)有典型的二極管壓降。綜合故障管理功能允許自動(dòng)重啟、電流限制閉鎖或設(shè)置硬限制，而不需要額外的硬件或軟件。溫度監(jiān)控也變得越來(lái)越重要，因?yàn)楸銛y式特性的擴(kuò)展，導(dǎo)致更多的用電量和較高的操作溫度。將這些功能集成為負(fù)載開(kāi)關(guān)，有效地提供了簡(jiǎn)化成本并節(jié)省空間。

檢測(cè)和連接

第6篇：集成電路反向設(shè)計(jì)范文

引言

從20世紀(jì)80年代初到90年代初的10年里，微電子領(lǐng)域的很多研究工作都集中到了數(shù)字系統(tǒng)速度的提高上，現(xiàn)如今的技術(shù)擁有的計(jì)算能力能夠使強(qiáng)大的個(gè)人工作站、復(fù)雜實(shí)時(shí)語(yǔ)音和圖像識(shí)別的多媒體計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)成為可能。高速的計(jì)算能力對(duì)于百姓大眾來(lái)說(shuō)是觸指可及的，不像早些年代那樣只為少數(shù)人服務(wù)。另外，用戶希望在任何地方都能訪問(wèn)到這種計(jì)算能力，而不是被一個(gè)有線的物理網(wǎng)絡(luò)所束縛。便攜能力對(duì)產(chǎn)品的尺寸、重量和功耗加上嚴(yán)格的要求。由于傳統(tǒng)的鎳鉻電池每磅僅能提供20W.h的能量，因而功耗就變得尤為重要。電池技術(shù)正在改進(jìn)，每5年最大能將電池的性能提高30%，然而其不可能在短期內(nèi)顯著地解決現(xiàn)在正遇到的功耗問(wèn)題。

雖然傳統(tǒng)可便攜數(shù)字應(yīng)用的支柱技術(shù)已經(jīng)成功地用于低功耗、低性能的產(chǎn)品上，諸如電子手表、袖珍計(jì)算器等等，但是有很多低功耗、高性能可便攜的應(yīng)用一直在增長(zhǎng)。例如，筆記本計(jì)算機(jī)就代表了計(jì)算機(jī)工業(yè)里增長(zhǎng)最快的部分。它們要求與桌上計(jì)算機(jī)一樣具有同樣的計(jì)算能力。同樣的要求在個(gè)人通信領(lǐng)域也正在迅速地發(fā)展，如采用了復(fù)雜語(yǔ)音編解碼算法和無(wú)線電調(diào)制解調(diào)器的帶袖珍通信終端的新一代數(shù)字蜂窩網(wǎng)。已提出的未來(lái)個(gè)人通信服務(wù)PCS（Personal Communication Services）應(yīng)用對(duì)這些要求尤其明顯，通用可便攜多媒體服務(wù)是要支持完整的數(shù)字語(yǔ)音和圖像辨別處理的。在這些應(yīng)用中，不僅語(yǔ)音，而且數(shù)據(jù)也要能在無(wú)線鏈路上傳輸。這就為實(shí)現(xiàn)任何人在任何地方的任何時(shí)間開(kāi)展任何想要的業(yè)務(wù)提供了可能。但是，花在對(duì)語(yǔ)音、圖像的壓縮和解壓上的功耗就必須附加在這些可便攜的終端上。確實(shí)，可便攜能力已經(jīng)不再明顯地和低性能聯(lián)系在一起了；相反，高性能且可便攜的應(yīng)用正在逐步得到實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)功率可以在非便攜環(huán)境中獲得時(shí)，低功耗設(shè)計(jì)的總理也變得十分關(guān)鍵。直到現(xiàn)在，由于大的封裝、散熱片和風(fēng)扇能夠輕而易舉地散掉芯片和系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱，其功耗還未引起多大的重視。然而，隨著芯片和系統(tǒng)尺寸持續(xù)地增加，要提供充分的散熱能力就必須付出重要代價(jià)，或使所提供的總體功能達(dá)到極限時(shí)，設(shè)計(jì)高性能、低功耗數(shù)字系統(tǒng)方法的需求就會(huì)變得更為顯著。幸好，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展了許多技術(shù)來(lái)克服這些矛盾。

由于可以高度集成，并具有低功耗、輸入電流小、連接方便和具有比例性等性質(zhì)，CMOS邏輯電路被認(rèn)為是現(xiàn)今最通用的大規(guī)模集成電路技術(shù)。下面研究CMOS集成電路的功耗組成，概述實(shí)現(xiàn)集成電路——SoC（System on Chip）系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)的諸多方法。目的在于揭示當(dāng)今電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度、速度和其功耗的內(nèi)在聯(lián)系，在及在數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向上潛在的啟示。

1 CMOS集成電路功耗的物理源

要研究SoC的低功耗設(shè)計(jì)，首先要物理層次上弄清該集成電路的功耗組成，其次，才能從物理實(shí)現(xiàn)到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上采用各種方法來(lái)節(jié)省功耗，達(dá)到低功耗設(shè)計(jì)的目的。圖1為典型CMOS數(shù)字電路的功耗物理組成。

（1）動(dòng)態(tài)功耗

動(dòng)態(tài)功耗是由電路中的電容引起的。設(shè)C為CMOS電路的電容，電容值為PMOS管從0狀態(tài)到H狀態(tài)所需的電壓與電量的比值。以一個(gè)反相器為例，當(dāng)該電壓為Vdd時(shí)，從0到H狀態(tài)變化（輸入端）所需要的能量是CVdd2。其中一半的能量存儲(chǔ)在電容之中，另一半的能量擴(kuò)展在PMOS之中。對(duì)于輸出端來(lái)說(shuō)，它從H到0過(guò)程中，不需要Vdd的充電，但是在NMOS下拉的過(guò)程中，會(huì)把電容存儲(chǔ)的另一半能量消耗掉。如果CMOS在每次時(shí)鐘變化時(shí)都變化一次，則所耗的功率就是CBdd2f，但并不是在每個(gè)時(shí)鐘跳變過(guò)程之中，所有的CMOS電容都會(huì)進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換（除了時(shí)鐘緩沖器），所以最后要再加上一個(gè)概率因子a。電路活動(dòng)因子a代表的是，在平均時(shí)間內(nèi)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)之中，每個(gè)時(shí)鐘周期之內(nèi)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)所變化的幾率。最終得到的功耗表達(dá)式為：Psw=aCVdd2f。

（2）內(nèi)部短路功耗

CMOS電路中，如果條件Vtn<Vin<Vdd-|Vtp|（其中Vtn是NMOS的門(mén)限電壓，Vtp是PMOS的門(mén)限電壓）成立，這時(shí)在Vdd到地之間的NMOS和PMOS就會(huì)同時(shí)打開(kāi)，產(chǎn)生短路電流。在門(mén)的輸入端上升或者下降的時(shí)間比其輸出端的上升或者下降時(shí)間快的時(shí)候，短路電流現(xiàn)象會(huì)更為明顯。為了減少平均的短路電路，應(yīng)盡量保持輸入和輸出在同一個(gè)沿上。

一般來(lái)說(shuō)，內(nèi)部短路電流功耗不會(huì)超過(guò)動(dòng)態(tài)功耗的10%。而且，如果在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，Vdd<Vtn+|Vtp|的時(shí)候，短路電流會(huì)被消除掉。

（3）靜態(tài)漏電功耗

靜態(tài)漏電掉的是二極管在反向加電時(shí)，晶體管內(nèi)出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象。在MOS管中，主要指的是從襯底的注入效應(yīng)和亞門(mén)限效應(yīng)。這些與工藝有關(guān)，而且漏電所造成的功耗很小，不是考慮的重點(diǎn)。

表1為CMOS集成電路中主要的耗電類型。

表1 CMOS集成電路中主要的耗電類型

類     型公   式比   率動(dòng)態(tài)功耗（switching power）Psw=aCVdd2f70%～90%內(nèi)部短路功耗（internal short-circuit power）Pint=IintVdd10%～30%靜態(tài)漏電功耗（static leakage power）Pleak=IleakVdd<1%總功耗（total power）Ptotal=Psw+Pint+Pleak100%（4）小結(jié)

通過(guò)設(shè)計(jì)工藝技術(shù)的改善，Pint和Pleak能被減小到可以忽略的程度，因而Psw也就成為功耗的主要因素。后面所做的功耗優(yōu)化大部分是圍繞這一個(gè)公式來(lái)進(jìn)行的。對(duì)于SoC來(lái)說(shuō)，所有的方法都是圍繞著動(dòng)態(tài)功耗來(lái)做文章的，因?yàn)樵陔娐沸盘?hào)變化時(shí)，功耗消耗主要在電路中電容的充放電過(guò)程。如果從各個(gè)層次、各個(gè)方面盡量減少電路的充放電，將是我們關(guān)心的主題。

2 降低集成電路SoC功耗的方法

功耗對(duì)于一個(gè)便攜式SoC數(shù)字系統(tǒng)來(lái)說(shuō)尤為重要。事實(shí)上，很多便攜式SoC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是先進(jìn)行功耗分析，由功耗分析的結(jié)果再來(lái)劃分設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)?？梢哉f(shuō)，功耗將可能決定一切?，F(xiàn)在要做的是，根據(jù)功耗分析的結(jié)果，評(píng)判SoC結(jié)構(gòu)，改進(jìn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化方案。

SoC系統(tǒng)的功耗所涉及的內(nèi)容十分廣泛，從物理實(shí)現(xiàn)到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)都可以采用各種方法來(lái)節(jié)省和優(yōu)化功耗。通過(guò)對(duì)國(guó)外大量文獻(xiàn)的查閱，我們得到了常用的實(shí)現(xiàn)低功耗設(shè)計(jì)的各種較為有效的方法，如表2所列。

表2 常用實(shí)現(xiàn)低功耗的各種方法

類   型采用方法效    果行為級(jí)（系統(tǒng)級(jí)）Concurrency memor幾倍軟件代碼軟件優(yōu)化32.3%功率管理Clock控制10%～90%RTL級(jí)結(jié)構(gòu)變換10%～15%綜合技術(shù)合成與分解邏輯15%綜合技術(shù)映射

門(mén)級(jí)優(yōu)化20%

20%布局布局優(yōu)化20%（1）系統(tǒng)級(jí)功耗管理

這一部分實(shí)際上是動(dòng)態(tài)功耗管理。主要做法是在沒(méi)有操作的時(shí)候（也就是在SoC處于空閑狀態(tài)的時(shí)候），使SoC運(yùn)作于睡眠狀態(tài)（只有部分設(shè)備處于工作之中）；在預(yù)設(shè)時(shí)間來(lái)臨的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷。由這個(gè)中斷喚醒其它設(shè)備。實(shí)際上，這一部分需要硬件的支持，如判斷，周期性的開(kāi)、關(guān)門(mén)控時(shí)鐘（gate clock）等。

（2）軟件代碼優(yōu)化

軟件代碼優(yōu)化是針對(duì)ARM嵌入式處理器而言的。對(duì)于編譯器來(lái)說(shuō)，所起的使用不到1%，而對(duì)于代碼的優(yōu)化則可以產(chǎn)生高達(dá)90%的功耗節(jié)省。Simunic等人曾分別做過(guò)用各種針對(duì)ARM處理器的編譯器進(jìn)行的試驗(yàn)。比此的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)展，風(fēng)格比較好的代碼產(chǎn)生的效果遠(yuǎn)比用ARM編譯器優(yōu)化的效果好。

（3）Clock控制

這是在ASIC設(shè)計(jì)中行之有效的方法之一。如果SoC芯片在正常工作，有很大一部分模塊（它們可能是用于一些特殊用途中，如調(diào)試Debug、程序下載等）是乖于空閑狀態(tài)的，這些器件的空運(yùn)作會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的功耗。這一部分應(yīng)使用時(shí)鐘控制，即clock enable & disable。

（4）RTL級(jí)代碼優(yōu)化

與軟件相似，不同的RTL（Register Transfer Level，寄存器傳輸級(jí)）代碼，也會(huì)產(chǎn)生不同的功耗，而且RTL代碼的影響比軟件代碼產(chǎn)生的影響可能還要大。因?yàn)椋琑TL代碼最終會(huì)實(shí)現(xiàn)為電路。電路的風(fēng)格和結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)功耗產(chǎn)生相當(dāng)重要的影響。

RTL級(jí)代碼優(yōu)化主要包括：

①對(duì)于CPU來(lái)說(shuō)，有效的標(biāo)準(zhǔn)功耗管理有睡眠模式和部分未工作模塊掉電。

②硬件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化包括能降低工作電壓Vdd的并行處理、流水線處理以及二者的混合處理。

③降低寄存電容C的片內(nèi)存儲(chǔ)器memory模塊劃分。

④降低活動(dòng)因子a的信號(hào)門(mén)控、減少glitch（毛刺）的傳播長(zhǎng)度、Glitch活動(dòng)最小化、FSM（有限狀態(tài)機(jī)）狀態(tài)譯碼的優(yōu)化等。

⑤由硬件實(shí)現(xiàn)的算法級(jí)的功耗優(yōu)化有：流水線和并行處理、Retiming(時(shí)序重定)、Unfolding（程序或算法的展開(kāi)）、Folding(程序或算法的折疊)等等基本方法以及其組合。

（5）后端綜合與布線優(yōu)化

既然SoC的功耗與寄生電容的充放電有很大的關(guān)系，作為后端綜合與布線，同樣也可采取一些措施來(lái)減少寄存器電容?？梢詢?yōu)化電路，減少操作（電路的操作），選擇節(jié)能的單元庫(kù)，修改信號(hào)的相關(guān)關(guān)系，再次綜合減少毛刺的產(chǎn)生概率。

    實(shí)際上，這一部分與使用的工具有關(guān)。與軟件部分有相同之處，后端綜合與布線同軟件的編譯差不多。軟件編譯的結(jié)果是產(chǎn)生可執(zhí)行的機(jī)器代碼；而RTL的綜合與布線是把RTL代碼編譯成真實(shí)的電路。但是，后端綜合與布線優(yōu)化比較編譯優(yōu)化有更好的效果。這是因?yàn)橐欢蜶TL代碼所對(duì)應(yīng)的電路是可以有多種形式的；同時(shí)現(xiàn)有些編譯器會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)者提供的波形，智能地修改電路（前提是最終電路的效果還是一樣的），編譯器就會(huì)進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化。但是后端綜合的優(yōu)化與RTL級(jí)代碼優(yōu)化和時(shí)鐘控制相比，同樣的RTL級(jí)與時(shí)鐘優(yōu)化所產(chǎn)生的影響要遠(yuǎn)大于用編譯工具所產(chǎn)生的影響。

（6）功耗的精確計(jì)算

后端綜合與布線工具不但可以根據(jù)基本單元提供的功耗參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，還可以根據(jù)這些參數(shù)估算出整個(gè)SoC的功耗。正因?yàn)橛羞@樣一些工具，使我們可以精確地知道我們所設(shè)計(jì)的是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。萬(wàn)一設(shè)計(jì)功耗不符合總體要求，則可能要求從系統(tǒng)級(jí)到物理綜合布線都要做出檢查與分析，做出可能的改進(jìn)，盡可能地減少功耗以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（7）小結(jié)

從上面的各種降低以及估算功耗的方法可以看出，SoC系統(tǒng)的拉耗優(yōu)化涉及到從物理實(shí)現(xiàn)到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的方方面面，是芯片設(shè)計(jì)中一個(gè)十足的系統(tǒng)工程?？梢哉f(shuō)，功耗可以決定一切。

結(jié)語(yǔ)

本文首先分析了CMOS集成電路的功耗物理組成，得到了其主要功耗成分。其次，以該主要功耗成分?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式為指導(dǎo)，突出了SoC低功耗設(shè)計(jì)的各種級(jí)別層次的不同方法。不管是現(xiàn)在還是將來(lái)，該領(lǐng)域的重要性將會(huì)日益顯著。在下面的一些發(fā)展方向還將會(huì)有較大的發(fā)展：

①實(shí)現(xiàn)SoC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的變換以及映射技術(shù)的進(jìn)一步探索。

②將各種低功耗設(shè)計(jì)手段按照各性質(zhì)最佳綜合起來(lái)，以便使用基于人工智能的技術(shù)（如遺傳算法和啟發(fā)式算法等等）來(lái)研究。

③發(fā)展以實(shí)現(xiàn)低功耗為目的CPU指令程序的改寫(xiě)技術(shù)，以將其擴(kuò)展到復(fù)雜SoC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。

④進(jìn)一步研究應(yīng)用于SoC低功耗設(shè)計(jì)的編碼和信號(hào)表示技術(shù)。

第7篇：集成電路反向設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】FPGA Quartus II EDA 計(jì)數(shù)器

隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA（系Electronic Design Automation的縮寫(xiě)）技術(shù)，在電子信息工程領(lǐng)域成為了當(dāng)今世界上最先進(jìn)的電子電路設(shè)計(jì)技術(shù)。它依靠功能強(qiáng)大的電子計(jì)算機(jī)，在EDA工具軟件平臺(tái)上，對(duì)以硬件描述語(yǔ)言HDL（系Hardware Description Language的縮寫(xiě)）為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設(shè)計(jì)文件，自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、仿真，直至下載到可編程邏輯器件如現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA或復(fù)雜的可編程邏輯器件CPLD（系Complex Programmable Logic Device的縮寫(xiě)）或?qū)Ｓ眉呻娐稟SIC（系A(chǔ)pplication Specific Integrated Circuit的縮寫(xiě)）芯片中，從而實(shí)現(xiàn)既定電子電路的功能系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因此，在電子工程應(yīng)用領(lǐng)域，用EDA技術(shù)來(lái)完成電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，已成為現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心。

1 設(shè)計(jì)方案

本文提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)入手，在頂層對(duì)計(jì)時(shí)器整體電路系統(tǒng)進(jìn)行功能方框圖的劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在方框圖一級(jí)進(jìn)行仿真、糾錯(cuò)，用硬件描述語(yǔ)言（HDL）對(duì)高層次的系統(tǒng)行為進(jìn)行描述并于功能一級(jí)進(jìn)行驗(yàn)證；系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)依托于FPGA硬件平臺(tái)，采用超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言―VHDL（系Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language的縮寫(xiě)），設(shè)計(jì)在Quartus II開(kāi)發(fā)環(huán)境下進(jìn)行；設(shè)計(jì)出的計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)范圍為00.00--59.00秒，精度為0.01秒，具有秒加和秒減計(jì)時(shí)、清零、計(jì)時(shí)―停止―繼續(xù)計(jì)時(shí)等功能，對(duì)百分之秒和秒的計(jì)數(shù)信息采用四位LED數(shù)碼管進(jìn)行友好界面顯示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

2 核心模塊設(shè)計(jì)

2.1 輸入配置模塊設(shè)計(jì)

依據(jù)加減計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖圖1所示，輸入配置模塊包括反向器邏輯門(mén)、與邏輯門(mén)兩部分?；谠O(shè)計(jì)功能需求，反向器邏輯門(mén)、與邏輯門(mén)的VHDL描述設(shè)計(jì)如圖2所示。

2.2 加/減計(jì)數(shù)模塊設(shè)計(jì)

加/減計(jì)數(shù)模塊包括0～59秒秒加/秒減減計(jì)數(shù)器、精度0.01秒秒加/秒減計(jì)數(shù)器。該模塊的主要功能是：根據(jù)模塊的輸入控制信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)加或計(jì)數(shù)減的操作。如系統(tǒng)框圖圖1所示，在輸入端口信號(hào)的控制下，精度0.01秒秒加/秒減計(jì)數(shù)器的進(jìn)（借）位輸出信號(hào)，作為后續(xù)0～59秒秒加/秒減計(jì)數(shù)器clk端口的輸入信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)器的加/減計(jì)數(shù)工作。設(shè)計(jì)中，0～59秒秒加/秒減計(jì)數(shù)器為六十進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器，其用VHDL描述設(shè)計(jì)如圖3所示。

精度0.01秒秒加/秒減計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)為百進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器，其用VHDL的描述設(shè)計(jì)思路類似于六十進(jìn)制的加/減計(jì)數(shù)器，此處不再?gòu)?fù)述。

2.3 掃描譯碼顯示模塊設(shè)計(jì)

本模塊為加減計(jì)時(shí)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的輸出模塊，其功能在于對(duì)前級(jí)模塊的計(jì)數(shù)信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描、譯碼，并進(jìn)行數(shù)字信息顯示。包括動(dòng)態(tài)掃描電路、譯碼電路、LED顯示器。動(dòng)態(tài)掃描器電路VHDL描述設(shè)計(jì)如圖4所示，譯碼電路VHDL描述設(shè)計(jì)如圖5所示。另外，LED顯示器采用的是四個(gè)共陰極的數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的友好顯示。

3 系統(tǒng)驗(yàn)證及測(cè)試

3.1 系統(tǒng)波形仿真驗(yàn)證

在Quartus II開(kāi)發(fā)平臺(tái)下，逐一完成各模塊設(shè)計(jì)，并將各模塊依次按照設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖構(gòu)建起來(lái)，得到整個(gè)計(jì)時(shí)器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路。按照設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能要求，完成波形正確仿真驗(yàn)證如下：

（a）秒加計(jì)時(shí)波形仿真驗(yàn)證：

Input ：Clk=clk_1hz=100hz ，fuwei=1，s=1，clr=0，k=0，L=1 Output：Mm，sc，LEDN，WX（見(jiàn)圖6）

（b）秒減計(jì)時(shí)波形仿真驗(yàn)證

Input ：Clk=clk_1hz=100hz ，fuwei=1，s=1，clr=0，k=0，L=0 Output：Mm，sc，LEDN，WX（見(jiàn)圖7）

3.2 FPGA硬件平臺(tái)測(cè)試

通過(guò)Quartus II開(kāi)發(fā)平臺(tái)，將編程設(shè)計(jì)文件下載到型號(hào)為EP1C12Q240C8（Altera公司Cyclone系列）的目標(biāo)芯片上，用達(dá)盛科技有限公司的FPGA硬件實(shí)驗(yàn)箱EDA-V+平臺(tái)進(jìn)行正確測(cè)試圖片如8。

4 結(jié)語(yǔ)

整個(gè)加減計(jì)時(shí)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，采用自頂向下的設(shè)計(jì)思路。首先，確定系統(tǒng)構(gòu)架框圖，根據(jù)各模塊功能，依次進(jìn)行VHDL程序設(shè)計(jì)。然后，采用原理圖輸入法，將各模塊的設(shè)計(jì)元件連接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)加減計(jì)時(shí)器系統(tǒng)電路的多層次設(shè)計(jì)。最后，對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行波形仿真驗(yàn)證和FPGA硬件平臺(tái)測(cè)試。通過(guò)軟硬件驗(yàn)證測(cè)試表明，本文提出的設(shè)計(jì)方案確實(shí)可行。

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作者簡(jiǎn)介

陳龍險(xiǎn)（1986-），男，白族，貴州省盤(pán)縣人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為青海建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院助教。

第8篇：集成電路反向設(shè)計(jì)范文

集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，讓電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)有了更好的應(yīng)用市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)方法也有了更多的選擇。傳統(tǒng)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案是一種基于電路板的設(shè)計(jì)方法，該方法需要選用大量的固定功能器件，然后通過(guò)這些器件的配合設(shè)計(jì)從而模擬電子產(chǎn)品的功能，其工作集中在器件的選用及電路板的設(shè)計(jì)上。

隨著計(jì)算機(jī)性價(jià)比的提高及可編程邏輯器件的出現(xiàn)，對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了解放性的革命，現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是設(shè)計(jì)師自己設(shè)計(jì)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的功能，將傳統(tǒng)的固件選用及電路板設(shè)計(jì)工作放在芯片設(shè)計(jì)中進(jìn)行。從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始，電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)日趨數(shù)字化、復(fù)雜化和大規(guī)模集成化，各種電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件應(yīng)運(yùn)而生。

在這些專業(yè)化軟件中，EDA(Electronic Design Automation)具有一定的代表性，EDA技術(shù)是一種基于芯片的現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。它的優(yōu)勢(shì)主要集中在能用HDL語(yǔ)言進(jìn)行輸入、進(jìn)行PLD(可編程器件)的設(shè)計(jì)與仿真等系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化上;20世紀(jì)90年末，可編程器件又出現(xiàn)了模擬可編程器件，由于受技術(shù)、可操作性及性價(jià)比的影響，今后EDA技術(shù)會(huì)向模擬可編程器件的設(shè)計(jì)與仿真方向發(fā)展，并占據(jù)市場(chǎng)的一定份額。

EDA技術(shù)主要包括大規(guī)模可編程邏輯器件、硬件描述語(yǔ)言、開(kāi)發(fā)軟件工具及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)4個(gè)方面。其中，大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷抢肊DA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的載體硬件，描述語(yǔ)言是利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要表達(dá)手段，開(kāi)發(fā)軟件工具是利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能化與自動(dòng)化設(shè)計(jì)工具，實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)則是提供芯片下載電路及EDA實(shí)驗(yàn)、開(kāi)發(fā)的外圍資源。

FPGA結(jié)構(gòu)概述

現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA作為集成度和復(fù)雜程度最高的可編程ASIC。是ASIC的一種新型門(mén)類，它建立在創(chuàng)新的發(fā)明構(gòu)思和先進(jìn)的EDA技術(shù)之上。運(yùn)算器、乘法器、數(shù)字濾波器、二維卷積器等具有復(fù)雜算法的邏輯單元和信號(hào)處理單元的邏輯設(shè)計(jì)都可選用FPGA實(shí)現(xiàn)。以Xilinx的FPGA器件為例，它的結(jié)構(gòu)可以分為3個(gè)部分:可編程邏輯塊CLB(Configurable Logic Blocks)、可編程I/O模塊IOB(Input/Output Block)和可編程內(nèi)部連接PI (Programmable Interconnect)。CLB在器件中排列為陣列，周圍環(huán)形內(nèi)部連線，IOB分布在四周的管腳上。Xilinx的CLB功能很強(qiáng)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯函數(shù)，還可以配置成RAM等復(fù)雜的形式。

現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA是含有大規(guī)模數(shù)字電路的通用性器件。這些數(shù)字電路之間的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是由用戶使用更高級(jí)的軟件來(lái)定義的。FPGA可以進(jìn)行無(wú)限次的重復(fù)編程，從一個(gè)電路到另一個(gè)電路的變化是通過(guò)簡(jiǎn)單的卸載互聯(lián)文件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，極大地推動(dòng)了復(fù)雜數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，縮短了故障檢查的時(shí)間。

傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)使用TTL電平和小規(guī)模的數(shù)字集成電路來(lái)完成邏輯電路圖。使用這些標(biāo)準(zhǔn)的邏輯器件已經(jīng)被證實(shí)是最便宜的手段，但是要求做一些布線和復(fù)雜的電路集成板(焊接調(diào)試)等工作，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，改動(dòng)起來(lái)特別麻煩。因此，采用傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)方案人員的很大一部分工作主要集中在設(shè)備器件之間物理連接、調(diào)試以及故障解決方面。正是因?yàn)镕PGA的EDA技術(shù)使用了更高級(jí)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，電路的生成基本上是由計(jì)算機(jī)來(lái)完成，將使用戶能較快地完成更復(fù)雜的數(shù)字電路設(shè)計(jì)，由于沒(méi)有器件之間的物理連接，因此調(diào)試及故障排除更迅速、有效。

可編程特點(diǎn)有助復(fù)雜電路設(shè)計(jì)

FPGA能進(jìn)行無(wú)限次的重復(fù)編程。因此能夠在相同的器件上進(jìn)行修改和卸載已經(jīng)完成好的設(shè)計(jì)。在一個(gè)FPGA芯片上的基本部件數(shù)量增加了很多，這使得在FPGA上實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的電子電路設(shè)計(jì)變成比較現(xiàn)實(shí)。由于采用FPGA的EDA技術(shù)所產(chǎn)生的性價(jià)比更高一些，從而使得最近有多家公司開(kāi)始采用這項(xiàng)技術(shù)，并且這種增長(zhǎng)趨勢(shì)仍舊在繼續(xù)。

FPGA中的邏輯塊是CLB，邏輯塊是指PLD(Programmable Logic Device)芯片中按結(jié)構(gòu)劃分的功能模塊，它有相對(duì)獨(dú)立的組合邏輯單元，塊間靠互連系統(tǒng)聯(lián)系。FPGA的邏輯塊粒度小，輸入變量為4～8，輸出變量為1～2，每塊芯片中有幾十到上千個(gè)這樣的單元，使用時(shí)非常靈活。FPGA內(nèi)部互連結(jié)構(gòu)是靠可編程互聯(lián)P I實(shí)現(xiàn)邏輯塊之間的聯(lián)接。它的互聯(lián)是分布式的，它的延時(shí)與系統(tǒng)布局有關(guān)，不同的布局，互聯(lián)延時(shí)不同。根據(jù)FPGA的不同類型，可采用開(kāi)關(guān)矩陣或反熔線絲技術(shù)將金屬線斷的端點(diǎn)連接起來(lái)，從而使信號(hào)可以交換于任意兩邏輯單元之間。

采用FPGA技術(shù)集成設(shè)計(jì)數(shù)字電路產(chǎn)品最大的特點(diǎn)就是可以使設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)相統(tǒng)一，無(wú)須前期風(fēng)險(xiǎn)投資，而且設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)均在實(shí)驗(yàn)室的EDA開(kāi)發(fā)系統(tǒng)上進(jìn)行，周期很短，大大有利于現(xiàn)代產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需求，所以，F(xiàn)PGA的應(yīng)用設(shè)計(jì)，特別適應(yīng)于電子新產(chǎn)品的小批量開(kāi)發(fā)，科研項(xiàng)目的樣機(jī)試制以及ASIC產(chǎn)品設(shè)計(jì)的驗(yàn)證，能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、現(xiàn)場(chǎng)仿真及現(xiàn)場(chǎng)修改。由此，受到電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師的廣泛推崇和歡迎。

FPGA的應(yīng)用領(lǐng)域

FPGA所具有的無(wú)限次可重復(fù)編程能力，靈活的體系結(jié)構(gòu)，豐富的觸發(fā)器及布線資源等一系列的特點(diǎn)使得它可以滿足電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的多種需求。FPGA的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在替換通用邏輯和復(fù)雜邏輯、重復(fù)編程使用、板極設(shè)計(jì)集成、高速計(jì)數(shù)器、加減法器、累加器和比較器的實(shí)現(xiàn)、總線接口邏輯等方面。

應(yīng)用和開(kāi)發(fā)FPGA必須對(duì)器件的性能有一個(gè)全面了解，例如對(duì)器件的容量、速度、功耗，接口要求和引腳數(shù)目等進(jìn)行綜合考慮，同時(shí)還要注意以下幾個(gè)細(xì)節(jié)問(wèn)題:

時(shí)序電路應(yīng)用“上電”復(fù)位電路，保證開(kāi)機(jī)加電后，置時(shí)序電路于初始狀態(tài);

器件的電源與地引腳必須并接一只0.1μF的無(wú)感電容，起濾波和去耦作用;

不能采用數(shù)目是偶數(shù)的反向器串聯(lián)的方法構(gòu)成“延時(shí)電路”，一則延時(shí)的時(shí)間不準(zhǔn)確，二則自動(dòng)編譯時(shí)會(huì)作為冗余電路被簡(jiǎn)化掉;

主要的全局緩沖器必須由半專用的焊盤(pán)驅(qū)動(dòng)，次要的全局緩沖器可以來(lái)源于半專用的焊盤(pán)或內(nèi)部網(wǎng)線;

引腳之間嚴(yán)禁短路，忌用萬(wàn)用表直接測(cè)量器件引腳;

器件的I/ O口如被定義為輸出端，忌對(duì)該端加信號(hào)，否則將損壞芯片;

低功耗的器件如接負(fù)載過(guò)大時(shí)，不僅會(huì)使所用器件的工作效率顯著降低，甚至?xí)p傷芯片。

第9篇：集成電路反向設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)計(jì)；EDA技術(shù)；應(yīng)用

前 言：EDA又稱電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，它是電子技術(shù)的發(fā)展潮流，是電子技術(shù)及仿真模擬工作的基礎(chǔ)技術(shù)，因此，在電子設(shè)計(jì)中，EDA得到了廣泛的應(yīng)用。

1.EDA技術(shù)概述

在電子設(shè)計(jì)技術(shù)中以可編程邏輯器件在數(shù)字系統(tǒng)中的應(yīng)用為電子設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了極大的靈活性，可編程邏輯器件在軟件編程時(shí)重構(gòu)器件的結(jié)構(gòu)及工作方式，從而大大的提高了設(shè)計(jì)硬件的效率。PLD應(yīng)用的結(jié)構(gòu)原理、下載方式及集成規(guī)模等方面的具體的進(jìn)步都在一定程度上推動(dòng)了現(xiàn)代電子技術(shù)的革命的發(fā)展，它使得傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)過(guò)程等都發(fā)生了改變。隨著PLD技術(shù)的不斷完善及計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，EDA技術(shù)開(kāi)始在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中發(fā)光發(fā)熱。EDA技術(shù)在計(jì)算機(jī)上的EDA工具軟件平成設(shè)計(jì)文件時(shí)利用硬件描述語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)邏輯描述。EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)者利用硬件描述語(yǔ)言及電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件等完成對(duì)系統(tǒng)硬件功能的設(shè)計(jì)工作，EDA技術(shù)可以自動(dòng)的完成邏輯編譯、邏輯分割及布局布線等功能從而使電子線路系統(tǒng)功能全部實(shí)現(xiàn)。

2.EDA技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，EDA技術(shù)也不斷地推動(dòng)著電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)在不斷高度發(fā)展的同時(shí)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，產(chǎn)品上市周期越來(lái)越短、成本越來(lái)越低等要求都迫使設(shè)計(jì)者在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)時(shí)選用更高效的EDA技術(shù)。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須全面的考慮問(wèn)題，不僅要考慮硬件的物理特性對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)序及功能可靠性等的影響，同時(shí)也要選用合適的設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)及抽象形式等數(shù)據(jù)來(lái)描述設(shè)計(jì)。EDA技術(shù)不僅需要測(cè)試深驗(yàn)證亞微米技術(shù)的物理效應(yīng)的能力同時(shí)也需要提供抽象設(shè)計(jì)的能力。EDA技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)計(jì)算機(jī)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及集成電路等，EDA技術(shù)的發(fā)展大致上可以分為計(jì)算機(jī)輔助階段、計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)階段及電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化階段這三個(gè)階段。電子輔助階段主要是在計(jì)算機(jī)輔助的前提下進(jìn)行的電路原理圖編輯，用PCB進(jìn)行布線布局，從而使得設(shè)計(jì)師從傳統(tǒng)的繪圖工作中解放出來(lái)。計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)階段主要是解決電路設(shè)計(jì)中的電路檢測(cè)等問(wèn)題，CAE以邏輯模擬、故障仿真及定時(shí)分析等為核心，從而使得設(shè)計(jì)可以提前預(yù)知產(chǎn)品的相關(guān)性能及功能。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化階段主要是通過(guò)高級(jí)描述語(yǔ)言、綜合技術(shù)及系統(tǒng)仿真等“自上而下”的完成設(shè)計(jì)前期的高層次設(shè)計(jì)。

3.EDA技術(shù)的要點(diǎn)分析

3.1硬件描述語(yǔ)言

硬件描述語(yǔ)言是一種進(jìn)行電子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，它通過(guò)軟件編程來(lái)具體的描述電子系統(tǒng)中的電路結(jié)合、連接形式及邏輯功能等，硬件描述語(yǔ)言適應(yīng)于設(shè)計(jì)大規(guī)模的電子系統(tǒng)。高速集成電路（VHDL）硬件描述語(yǔ)言于1985年美國(guó)國(guó)防部推出的目的是為了克服EDA產(chǎn)品不兼容問(wèn)題，同時(shí)也可以進(jìn)行多層次設(shè)計(jì)。IEEE以VHDL為硬件描述語(yǔ)言柄灘以覆蓋之前的硬件描述語(yǔ)言的各種功能。IEEE是一種全方位的硬件描述語(yǔ)言，包括系統(tǒng)行為級(jí)、邏輯門(mén)級(jí)及寄存器傳輸?shù)榷鄠€(gè)設(shè)計(jì)層次，同時(shí)也支持?jǐn)?shù)據(jù)流、結(jié)構(gòu)及行為等三種形式進(jìn)行混合描述整個(gè)項(xiàng)目。VHDL硬件描述語(yǔ)言不僅移植性好，同時(shí)它的設(shè)計(jì)也方便了工藝間的轉(zhuǎn)換，而且VHDL使得設(shè)計(jì)人員的主要工作是進(jìn)行實(shí)現(xiàn)與調(diào)試系統(tǒng)功能。

3.2ASIC設(shè)計(jì)

在集成電路的設(shè)計(jì)中加入ASIC芯片可以解決電子系統(tǒng)集成電路存在的功耗的、可靠性差及體積大等主要問(wèn)題。隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)品市場(chǎng)的門(mén)檻不斷提高，ASIC芯片分為全定制或半定制ASIC及可編程，因此在設(shè)計(jì)ASIC芯片時(shí)應(yīng)該盡可能的是芯片獲得最優(yōu)的性能，從而達(dá)到高利用率、高速度及低耗能的目標(biāo)。

4.EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)流程

EDA技術(shù)是系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)方法，是一種層次相對(duì)較高的電子設(shè)計(jì)方式，EDA技術(shù)以概念為驅(qū)動(dòng)從而使電子設(shè)計(jì)工作者在設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需利用門(mén)級(jí)原理圖，電子設(shè)計(jì)工作者在確定設(shè)計(jì)目標(biāo)之后就可以用EDA技術(shù)來(lái)表述電路，這樣不僅可以減少電路細(xì)節(jié)的約束及限制，同時(shí)也可以使設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)更具創(chuàng)造性。EDA系統(tǒng)在電子設(shè)計(jì)人員將概念構(gòu)思及高層次的描述輸入計(jì)算機(jī)之后在系統(tǒng)規(guī)則下完成對(duì)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。EDA技術(shù)的電子設(shè)計(jì)工作流程大致包括系統(tǒng)劃分、代碼級(jí)功能仿真、VHDL代碼或圖形的輸入、送配前時(shí)序仿真及ASIC實(shí)現(xiàn)部分。首先，電子設(shè)計(jì)借助文本或者圖形編輯器呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)描述，也就是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)表述。其次，電子設(shè)計(jì)借助編譯器對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行錯(cuò)排編譯，即輸入HDL程序。然后，設(shè)計(jì)人員需要溝通軟件和硬件設(shè)計(jì)，以便實(shí)施功能仿真，即綜合。最后，在確認(rèn)仿真設(shè)計(jì)無(wú)誤時(shí)，通過(guò)FPGA或CPLD完成邏輯映射操作，即編程下載，系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)完成。

5.EDA技術(shù)的應(yīng)用

EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計(jì)中扮演著非常重要的角色，它的作用體現(xiàn)在不同的方面。首先，電子自動(dòng)化技術(shù)可以驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)方案的正確性，在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)時(shí)，待設(shè)計(jì)方案確定之后，會(huì)利用結(jié)構(gòu)模擬或者系統(tǒng)仿真等方式來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的正確性，在驗(yàn)證過(guò)程中系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)確定之后設(shè)計(jì)方案便可以實(shí)現(xiàn)。這種系統(tǒng)仿真技術(shù)推廣到非電子專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)也會(huì)得到充分的發(fā)展。EDA技術(shù)在系統(tǒng)進(jìn)行仿真之后的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，從而使得電路設(shè)計(jì)方案的可行性及正確性得到充分的保障。其次，電子自動(dòng)化字?jǐn)?shù)也可以對(duì)電路特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。電路的穩(wěn)定性能受到元器件容差及工作環(huán)境溫度等的影響。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中難以對(duì)電路的整體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，也無(wú)法全面的分析電路穩(wěn)定性的影響因素。EDA技術(shù)中的溫度分析及統(tǒng)計(jì)分析等功能的應(yīng)用則可以全面的分析電路特性影響因素，從而對(duì)電路特性進(jìn)行整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，電子自動(dòng)化技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)電路特性的全功能模擬測(cè)試。

6.以EDA技術(shù)為基礎(chǔ)電子設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

在利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)充分的考慮電子電路延時(shí)的不確定性，以及在系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)編譯時(shí)會(huì)被冗余的電路簡(jiǎn)化，因此，在應(yīng)用EDA技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意采用的反向器個(gè)數(shù)避為偶數(shù)，同時(shí)以并聯(lián)的方式將反向器連接成延時(shí)電路。其次，在設(shè)計(jì)過(guò)程中輸入的引腳不能處于置空狀態(tài)，要保證有信號(hào)源來(lái)驅(qū)動(dòng)引腳，及保持部分不用的引腳保持接地，同時(shí)，器件的電源應(yīng)始終與地線引腳保持相連，彼此之間可以進(jìn)行濾波及去耦。最后，在設(shè)計(jì)中藥避免器件過(guò)于發(fā)熱。

結(jié)束語(yǔ)：

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步帶動(dòng)著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，從而也使得了電子產(chǎn)品得到了飛速的發(fā)展。在現(xiàn)階段的電子設(shè)計(jì)中，EDA技術(shù)是電子設(shè)計(jì)過(guò)程中的核心技術(shù)，是電子產(chǎn)品研制開(kāi)發(fā)的源動(dòng)力。隨著EDA技術(shù)的不斷深入發(fā)展，EDA技術(shù)將引發(fā)電子產(chǎn)業(yè)界及電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)革命變革，EDA技術(shù)的不斷完善使得電子設(shè)計(jì)的水平在不斷的提升。為了使電子系統(tǒng)朝著集成化及規(guī)?；确较虻陌l(fā)展，電子設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該充分的掌握EDA技術(shù)，以便開(kāi)發(fā)出更多的高性能電子產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

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