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基于LVDS的图像传感器数字系统设计

作　者: 唐裕春
导　师: 陈迪平
学　校: 湖南大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 综合版图设计时钟树综合静态时序分析版图验证
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 65次
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内容摘要

随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展,将视讯、影音、通讯集合于一身的数码产品倍受热捧,其发展速度可以用日新月异来形容。短短几年,数码相机就由几十万像素,发展到上千万像素甚至更高。因此,其关键零部件——图像传感器也得到了迅速发展,特别是CMOS图像传感器,因其,低功耗,可靠性高,体积小的特点,使得该传感器得以迅速发展,并且具有很大的发展潜力。但CMOS图像传感器的数据传输速度慢,严重影响了其应用。本设计提出的基于LVDS的高速图像传感器芯片--SP230A,能有效的解决数据传输慢的问题。本论文主要的工作是设计高速图像传感器的数字系统,对其进行综合和布局布线。在设计过程中,解决了在高时钟频率下将并行数据转化为高速的串行数据,消除综合时的建立时序违反(setup time violation)和时钟树综合三大难题,并通过合理的设计和优化,在有限的空间完成布局布线,节约了芯片成本。本文首先阐释了课题的研究背景和可行性。详细介绍SP230A的设计思路和设计方法,以及其主要构造和特性。然后介绍了综合的脚本设计和分析综合的结果,并解决设计中建立时序违反,优化时序。布局布线是后端设计的核心任务,在对比了Astro和SOC Encounter两个工具的优缺点之后,根据设计需要选择SOCEncounter做为本设计的后端工具。时序收敛是深亚微米工艺下后端设计的关键,传统的平面化时钟树已经不能满足本设计需要,本文介绍了层次化时钟树综合法来解决时序收敛的难题。还做了功耗分析主要解决电源网络中的IR-Drop和EM效益。分析静态时序解决布局布线后出现的保持时序违反。最后做了DRC和LVS,对版图设计进行验证和规则检查,消除了天线效益和版图中最小尺寸不合理的走线。最终芯片设计交予SMIC,并流片成功。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
插图索引  11-13
附表索引  13-14
第1章绪论  14-19
  1.1 图像传感器的历史  14
  1.2 CMOS图像传感器的发展  14-15
  1.3 CMOS图像传感器与CCD传感器对比  15-17
  1.4 本课题的研究意义  17-18
  1.5 本文组织结构  18-19
第2章图像传感器数字部分硬件设计  19-31
  2.1 时钟分频模块设计  20-21
  2.2 时序控制模块设计  21-22
  2.3 Cis_prepro模块设计  22-24
  2.4 SIF模块设计  24-25
  2.5 G1/G2滤波设计  25-26
  2.6 Channel transform设计  26-27
  2.7 LVDS模块设计  27-31
第3章逻辑综合和优化设计  31-46
  3.1 综合的概念  31
  3.2 综合的特点和要求  31-33
    3.2.1 综合的特点  31-32
    3.2.2 综合的要求  32
    3.2.3 SP230A综合的要求  32-33
  3.3 综合的流程  33-41
    3.3.1 综合库的设置  33-34
    3.3.2 设计环境  34-36
    3.3.3 设置设计约束  36-39
    3.3.4 编译和优化  39-41
  3.4 SP230A综合过程中遇到的问题  41-44
  3.5 综合的结果  44-46
第4章基于SOC Encounter的后端设计  46-66
  4.1 数据准备  48-50
  4.2 设计建立  50-53
    4.2.1 加载设计库  50-51
    4.2.2 导入门级网表  51-52
    4.2.3 SP230A的设计约束  52-53
  4.3 布局规划Floor Planning  53-58
    4.3.1 整体规划  54-55
    4.3.2 电源规划  55-58
  4.4 标准单元布局  58
  4.5 Pre-CTS优化  58
  4.6 时钟树综合CTS  58-63
    4.6.1 时序偏差  59-60
    4.6.2 增加驱动能力  60
    4.6.3 层次化时钟树  60-61
    4.6.4 SP230A时钟树综合的设置  61-62
    4.6.5 时钟树综合结果  62-63
  4.7 Post_CTS优化  63
  4.8 布线  63-65
    4.8.1 天线效应  64
    4.8.2 SP230A布线中遇到的问题和解决的方案  64-65
  4.9 RC参数提取  65-66
第5章静态时序分析和后仿真  66-70
  5.1 静态时序分析  66-67
    5.1.1 静态时序分析的原理  66-67
    5.1.2 静态时序分析的步骤  67
    5.1.3 SP230A静态时序分析的结果  67
  5.2 后仿真  67-69
  5.3 ECO(Engineering Change Order)  69-70
结论  70-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文  76-77
附录B 综合脚本  77-78
附录C 时钟树脚本  78-81

基于LVDS的图像传感器数字系统设计

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