Recent Research Progresses in Zhejiang UniversityRecent Research Progresses in Zhejiang University

Xiaolang Yan

OutlineOutline

Introduction

Design For Manufacture

Formal Verification

SoC and Platform Design

IntroductionIntroductionRecent R&D Activities

Research in the ICSOC framework Research supported by various funding R&D in joint labs with Samsung and National

Semiconductor Industrial co-operations

Recent Educational Activities A series of short courses given by 8

professors from U.S., in IC training center in Hangzhou

Joint master and Ph.D. programs with Royal Institute of Technology, Sweden (KTH)

Design For ManufactureDesign For Manufacture

Lithographic Modeling

New OPC Methods

Full-Chip PSM Processing Tool

Manufacturing Pattern Verification

DFM of Standard Cells

New Processes Development

Lithographic ModelingLithographic Modeling

New Test Structure Generation Tool Script-driven automatic layout generation Testing for various physical settings Prepared for fine model characterization

130nm, 90nm Lithographic Model Fitting Well-matched results with measurements obtained

Content-Driven OPC MethodContent-Driven OPC Method

Content-Driven Dissection and Correction Processing emphasis is put on functional

parts such as channels

New Dissection Method for Frugal OPC Distortion is measured as one criterion for

edge dissection

Full-chip PSM processingFull-chip PSM processing

Phase Shifter Insertion and Phase Assignment on Full Chip Level

Red/Blue: phase shifter with 0/180 phases

Sub-100nm Standard Cell DesignsSub-100nm Standard Cell Designs

Sub-100nm Standard Cell DFM Flow and Real Design Cases Trial OPC, trial PSM steps are added in the design

flow Lithographic simulation is performed to analyze

the manufacturability of designed cells in different environment settings

Cells are being verified in test circuitries on test chips.

A 90nm DFF designed with good manufacturability

Test patterns zoomed-inTest patterns zoomed-in

……

2D Patterns SARFs1D Patterns

…… ……

Cells and testing circuitriesCells and testing circuitries

8 bit Counter

8 bit Adder

Tape-outTape-out

Formal VerificationFormal Verification

Verification-Oriented Synthesis

Combinational Equivalence Checking

Sequential Equivalence Checking with Retimed Circuits

Integrated Arithmetic Verification Based on Abstraction Refinement

Combinational / Sequential ECCombinational / Sequential EC

s y n th e s is

co m pa re po in t m a ppin g

co m bin a t io n a lEC

dia g n o s is

R TL GA TE

V e rilo gG A TE n e t lis t

fu n ct io n a ln a m in gm a n u a l

re po rt m a ppin gre s u lt

B D DS A T. . . .

Using CEC to Verify Sequential Design

New Algorithms for Retimed Circuit are in Researching

Arithmetic Verification Arithmetic Verification

Arithmetic Verification Based on Abstraction Refinement To translate Verilog to abstract-level

languages such as CLU, SVC Datapath abstraction methods

Modeling the Datapath Element by, ILP constraints Presburger arithmetic

New Hybrid Approaches in CLU Can Be Verified in UCLID(from CMU)

SoC and Platform DesignSoC and Platform Design

Embedded CPU Design and Its Development Platform CPU core design MCU and core-centric applications design Co-design platform and full software

development platform

New DSP Core Design CPU + DSP structure Development platforms+FPGA

32-bit embedded CPU32-bit embedded CPU

7 Pipeline Stages

High Instruction Density

Real-Time Response Scheme

CK520 – Enhanced Version

Hi-speed I-cache/D-cache Memory protection 64 bit DSP instruction Freq. 250MHz

550

9451144

1471

207471.8%

41.0%

21.1%

52.8%

28.6%

0

500

1000

1500

2000

2500

1999 2000 2001 2002 2003

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

2003 年中国集成电路市场创下了 41.0% 的惊人增长率，成为全球市场的最亮点2003 年中国集成电路市场创下了 41.0% 的惊人增长率，成为全球市场的最亮点

Source ： CCID Consulting

中国集成电路市场规模中国集成电路市场规模

99-03 CAGR99-03 CAGR ：： 39.4%39.4%

Growth Rate Y/YGrowth Rate Y/YRevenue:100M RMBRevenue:100M RMB

模拟器件17.8%

MOS逻辑器件

18.4%

MCU8.0%嵌入式CPU

16.4%

CPU11.2%

DSP6.1%

DRAM7.9%

SRAM1.2%

其他5.1%FLASH

7.9%

由于产业升级导致需求结构向高端转变，从而带动整体市场规模的进一步扩大

模拟器件

MOS逻辑器件

MCU

嵌入式 CPU

通用 CPUDSP

DRAM

FLASHSRAM

其他

292 370

298381

132

167203

340132

232

93

126

94

165

114

163

20

25

93

106

2002 2003

2074

1471

单位：亿元人民币

中国集成电路市场产品结构变化中国集成电路市场产品结构变化

CPU 及存储芯片需求旺盛带动市场快速发展CPU 及存储芯片需求旺盛带动市场快速发展

20032003 年中国集成电路市场年中国集成电路市场产品结构产品结构

整体市场规模： 2074 亿元整体市场规模： 2074 亿元

42.7%75.2%35.9%

同比增长

75.3%

67.7%

26.1%

27.9%

26.6%

13.7%27.3%

台湾与国内半导体产业发展历程比较1965~1973

IC 产业链只有封装政府提供优惠税收补贴吸引国外投资者政府成立电子研究所和半导体实验室

1974~1984

政府鼓励美国公司转让技术新竹工业园成立派团队到美国 RC经 A 取

1984~1988

UMC 转型晶片代工成立 IC 设计孵化中心 ,TSMC 及台湾光罩成立电子所人员创业成立多家 IC 设计公司

1989~現在在美国海归派纷纷返台与海外公司技术合作IC 产业链成型

1995~1998

政府提供优惠税收补贴吸引国外投资者上海张江高科技园区成立ST 、现代封装厂及上海杜邦光罩厂成立

1998~2002

测试、封装及 IC设计公司陆续成立中芯、宏力等台资晶片厂在上海成立最大封装厂“长江电子”成立

2003~現在中芯、华润上海陆续上市苏州河舰、宁波中纬、台积电等晶片厂陆续成立

准备时期 播种时期 开花时期 发展时期

台湾

国内

资料来源 :DIR 、 Digitimes Research, 2004/9

2004 年 IC 设计行业调研汇总表

企业数量 注册资本（亿元 RMB ）

2000年后注册企业数

就业人数

设计人员数量

占总人数％

2003 年销售额（亿元RMB ）

销售额千万元以上企业数量

销售额亿元以上企业数量

长三角区

201

上海 111

28.9 171 7387 4962 67.1

7% 21.2 39 5江苏 64

浙江 26

环渤海区

83

北京 68

22.6 73 4876 2297 61.4

6% 18.0 23 4天津 3

大连 12

珠三角区

77

深圳 66

4.7 71 1727 1312 75.9

7%

16.0

(2.9)6 1广州 6

珠海 5

西部地区

53

西安 36

5.7 49 1863 1566 84.0

6% 2.5 4 0成都 12

武汉 5

414 414 61.9 364 15853

10837

68.36%

57.6

(44.6)72 10

国家集成电路设计产业化基地建设 批准建设上海、北京、深圳、无锡、杭州、西安、成

都 7个产业化基地。 孵小：产业化基地的关键是设计企业孵化器，已有近 1

50 家企业落户孵化器内。 扶强：产业化基地扶持所在地的集成电路设计单位，

大型电子整机厂的 IC设计部门。 引外：产业化基地吸引海外留学人员回国创业，吸引

跨国公司设立集成电路设计研发部门。 产业化基地是人才培养，技术平台，新品开发，企业

成长、国际合作的集聚地 产业化基地是集中国家资源（人才、资金、装备）推

进我国集成电路设计业的基础环境建设。

北大众志系列：由专项重点支持的多款 CPU 已研制成功，国产网络计算机已市场推广。

龙芯系列： “龙芯” CPU 产品已成功用于网络计算机，并与海尔集团等结成产业链，开发数字化 3C 产品。

C*Core 系列： 210 、 310 、 510 已分别得到验证， 32 位 RISC 嵌入式平台开发完成， 60 多家单位成立了 C*Core 产业

上海交大汉芯 DSP ：使用中芯国际 0.18 微米工艺设计的 16 位 \24 位 \ 32 位 DSP 芯片 , 制造、封装、测试均在上海张江完成。

中科院微电子所 Co-Star DSP

“华夏网芯”系列系统芯片“华夏网芯”系列系统芯片 由四川南山之桥微电子有限公司研制，是国内颇具竞争力的一流集成电路设计团队。

三大产品线：

－“华夏网芯”系列——以太网路由器、交换机系统芯片（ SOC）

－ Xwall系列——集成防火墙、路由、交换功能的单一芯片

－“蓝凤凰”系列——网关杀毒芯片、 URL过滤芯片、垃圾邮件过滤芯片、 VPN芯片等。

“COMIPTM” 系统芯片“COMIPTM” 系统芯片

由大唐微电子技术有限公司研制。该芯片综合考虑了未来通信整机产业各项技术的发展趋势，率先提出并倡导的基于多项专利技术的多处理机协同运算、可再编程、可再配置的新型 SoC设计平台。其设计思想先进，性能卓越并在大唐微电子拥有自主知识产权的可视电话、娱乐宝等产品上成功应用，它能够适用于消费类电子、无线通信、移动通信和固网通信等多个技术领域。

教育部、科技部建立国家集成电路人才培养基地是我国科教工作的一大创新

2003年 1 月，教育部科技部决定在国内有相对优势的高校建立国家级集成电路人才培养基地。

2003年 7 月，教育部科技部批准在北大、清华、浙大、复旦、西电、交大、东南、成电、华中科大建设国家级集成电路人才培养基地。

坚持教育创新与科技创新，与创一流学科相结合，与国家集成电路设计产业化基地相互动，以人为本，产学结合，走紧密型国际化道路。

目标：至 2010 年，培养高层次集成电路设计人才4 万人，工艺人才 1 万人。为我国的集成电路设计与制造进入世界第一方阵提供高素质人才保证。

国家集成电路人才培养体系全国集成电路师资国际培训中心

（教育部，科技部，外国专家局支持）

国家集成电路人才培养基地（ 9-15 所大学）（清华、北大、浙大、复旦、交大、西电、成电、东南、华中）

国内有较强实力的理工科大学（ 35 家）

国家集成电路设计产业化基地与国内大型企事业单位（在职教育、继续教育）

Thank you!