本課題所設計的電子產品面板控制芯片能夠自動完成刷新，是一種帶鍵盤掃描接口的LED驅動控制專用電路。內部集成有MCU輸入輸出控制數字接口、數據鎖存器、LED驅動、鍵盤掃描、輝度調節等電路，因此它可以減少編程量以及CPU使用率。自帶的灰度調節提高動態LED數碼管的顯示效果。主要應用于各種音視頻終端產品，具有廣泛的應用前景。

　　1 版圖設計流程

　　電子產品面板控制芯片采用華虹NEC0.35μmCZ6H 1P3AL工藝進行設計，設計的目標在滿足功能的前提下，盡量減少芯片面積降低成本。在前端綜合生成網表之后，接下來的任務就是把網表轉變成版圖。本項目的設計要求：工作頻率12 MHz，芯片尺寸(包括Pad)要盡可能小、功耗不超過3 mW，根據項目要求選擇ASIC設計常用的后端布局布線工具SOC Encounter進行版圖設計。由于該芯片驅動數字電視機頂盒中的LED需要80 mA灌電流，而CZ6H工藝中提供的標準IO PAD達不到要求，需要自行設計。另外要求芯片的工作時鐘由內部產生，因此需要自行設計50 MHz的振蕩器，經過4分頻作為工作頻率。將這兩個自行設計模塊采用Cadence公司Abstract Generator工具轉變成硬宏單元后開始進行版圖設計。基于SoC Encounter的電子產品面板控制芯片設計流程，如圖1所示。

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　　2 版圖設計

　　根據版圖設計流程對電子產品面板控制芯片進行版圖設計，并針對設計中出現的問題提出具體解決辦法。

　　2.1 設計輸入

　　設計輸入是版圖設計前的準備工作，需要輸入下列4種文件：由前端綜合生成的網表文件、時序約束文件、硬宏單元相關文件和由芯片制造廠家提供華虹NEC 0.35 μm CZ6H 1P3AL工藝庫相關文件。

　　工藝庫中含有工藝數據、自動布局布線用的庫單元物理信息及其時序信息(定義了標準單元和輸入輸出單元的時延信息用于靜態時序分析)等。標準單元工藝庫由華虹NEC提供，但對于所提供的CZ6H_IO_3AL.lef文件，電源VDD PAD(HQIV5A1B)和GNDPAD(QIC0A00)無法與Core中的電源網絡相連，因此需要修改lef文件：在HQIV5A1B中PIN VDD的定義中加入一行Class Core，在QIG0A00中PIN GND的定義中也加入一行Class Core即可實現連接。

　　另外利用版圖設計工具Virtuoso Layout Editor畫的振蕩器和大驅動電流IO PAD版圖，需要采用Abstract Generator工具將版圖轉變成SoC Encounter所需的LEF文件和時序信息文件。但對于振蕩器會出現電源/地無法與Core中的電源網絡相連，因此需要手動修改lef文件：在PIN VDD的定義中加入一行Use Power，在PIN GND的定義中加入一行Use Ground即可實現連接。

　　由DC綜合工具生成網表用的SoC Encounter工具進行版圖設計時，需在該網表中加入電源/地PAD單元和為不同側PAD電源環提供電源網絡連接的PADComer單元等。另外，在 DC綜合后將導出1個時間約束文件，該文件用于SoC Encounter 工具約束布局布線階段的時序信息。

　　2.2 平面規劃

　　平面規劃是對電子產品面板控制芯片的結構做出整體規劃，包括定義Core面積、設置Row結構、擺放端口Pad位置、在Core中放置振蕩器和設計電源網絡等。

　　本設計為PAD限制，而且對芯片封裝時引腳的排列順序是固定，另外自行設計具有80 mA灌電流的I/O PAD和標準I/O PAD寬度不同，因此要對PAD的擺放進行認真研究，以達到芯片的面積最小。本設計采用編寫I/O分配文件，提供偏移量(Offset)直接指定所有 I/O PAD的精確位置，實現PAD間以及Comers與鄰近PAD間都是緊密相連，中間不插入任何PAD Filler單元，從而達到芯片面積最小。

　　在以往的電源網絡設計中，由于沒有合適的方法，通常是根據經驗進行，而且對電源網絡的分析和驗證，通常放在版圖設計完成之后，這樣帶來的問題是假如電源網絡設計不能滿足要求，就會導致版圖設計的不斷反復，延長芯片的設計周期，推遲芯片上市時間。因此，本芯片電源網絡設計采用剛開始時在不考慮電路的時序收斂等條件下快速的完成版圖設計流程，進行功耗分析得到芯片Core功耗為2.873 4 mW，然后根據芯片Core功耗來設計電源網絡。由于本設計為PAD限制，經計算并留出較大的余量將電源環的寬度設為15 μm，中間放置一條寬度為10 μm水平電源條。

　　將振蕩器移到Core內部將其位置固定并給它加電源環后，在進行電源網絡連接時會出現如圖2所示打上“×”的錯誤標記，對這種問題的解決辦法是執行addHaloToBlock命令，用Ruler去測量振蕩器到4邊的外圍的距離進行設置即可解決該問題。

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　　2.3 布局

　　布局就是放置電子產品面板控制芯片中各個標準單元位置的過程，在布局期間要求優化一個特定的目標函數，這個目標函數通常包括時序、連線長度、擁塞等。本設計采用時序驅動布局將關鍵路徑上的單元放得很近，以縮短連線長度來減小關鍵路徑時延。但為了減少擁塞度，要把連線均勻地分布在版圖上，以避免局部擁塞的現象，因此對布局時的最大密度設置為50%。通過對時序分析和阻塞分析，可知這種做法既達到時序收斂，又不會出現擁塞，布局效果良好。