数字前端，后端介绍

转载自：https://www.cnblogs.com/youngforever/p/3142483.html

• 前端设计（也称逻辑设计）和后端设计（也称物理设计）并没有统一严格的界限，涉及到与工艺有关的设计就是后端设计。
• 个人理解是：
• 数字前端以设计架构为起点，以生成可以布局布线的网表为终点；是用设计的电路实现想法；
• 主要包括：基本的RTL编程和仿真，前端设计还可以包括IC系统设计、验证(verification)、综合、STA、逻辑等值验证 (equivalence check)。其中IC系统设计最难掌握，它需要多年的IC设计经验和熟悉那个应用领域，就像软件行业的系统架构设计一样，而RTL编程和软件编程相当。
• 数字后端以布局布线为起点，以生成可以可以送交foundry进行流片的GDS2文件为终点；是将设计的电路制造出来，在工艺上实现想法。

• 主要包括：后端设计简单说是P&R，但是包括的东西不少，像芯片封装和管脚设计，floorplan，电源布线和功率验证，线间干扰的预防和修 正，时序收敛，STA，DRC，LVS等，要求掌握和熟悉多种EDA工具以及IC生产厂家的具体要求。

• 术语：tape-out—提交最终GDS2文件做加工；Foundry—芯片代工厂，如中芯国际。。。

  数字前端设计的一般流程：

                 1.    规格制定

      芯片规格，也就像功能列表一样，是客户向芯片设计公司（称为Fabless，无晶圆设计公司）提出的设计要求，包括芯片需要达到的具体功能和性能方面的要求。

•       2.    详细设计

  Fabless根据客户提出的规格要求，拿出设计解决方案和具体实现架构，划分模块功能。目前架构的验证一般基于SystemC语言，对构架模型的仿真可以使用SystemC的仿真工具。其中典型的例子是Synopsys公司的CoCentric和Summit公司的Visual Elite等。

        3.    HDL编码

  使用硬件描述语言（VHDL，Verilog HDL，业界公司一般都是使用后者）将模块功能以代码来描述实现，也就是将实际的硬件电路功能通过HDL语言描述出来，形成RTL（寄存器传输级）代码。

  设计输入工具：具有强大的文本编辑功能，多种输入方法（VHDL，Verilog，状态转移图，模块图等），语法模板，语法检查，自动生产代码和文档等功能。如Active-HDL,VisualVHDL/Verilog等。

  RTL分析检查工具：Synopsys LEDA

        4.    仿真验证

        仿真验证就是检验编码设计的正确性，检验的标准就是第一步制定的规格。看设计是否精确地满足了规格中的所有要求。规格是设计正确与否的黄金标准，一切违反，不符合规格要求的，就需要重新修改设计和编码。

  设计和仿真验证是反复迭代的过程，直到验证结果显示完全符合规格标准。

  仿真验证工具Synopsys的VCS，Mentor ModelSim，Cadence Verilog－XL，Cadence NC-Verilog。
        5.    逻辑综合――Design Compiler

        仿真验证通过，进行逻辑综合。逻辑综合的结果就是把设计实现的HDL代码翻译成门级网表netlist。综合需要设定约束条件，就是你希望综合出来的电路在面积，时序等目标参数上达到的标准。逻辑综合需要基于特定的综合库，不同的库中，门电路基本标准单元（standard  cell）的面积，时序参数是不一样的。所以，选用的综合库不一样，综合出来的电路在时序，面积上是有差异的。

  一般来说，综合完成后需要再次做仿真验证（这个也称为后仿真，之前的称为前仿真）

  逻辑综合工具Synopsys的Design Compiler（DC），Cadence的 PKS，Synplicity的Synplify等。另外，和综合工具配合使用的还有很多其他工具，如静态时间分析工具，等效性检查工具等等。Synopsys公司和Cadence公司都提供完整的工具包。
        5.1.    STA

  Static Timing  Analysis（STA），静态时序分析，这也属于验证范畴，它主要是在时序上对电路进行验证，检查电路是否存在建立时间（setup  time）和保持时间（hold time）的违例（violation）。这个是数字电路基础知识，一个寄存器出现这两个时序违例时，是没有办法正确采样数据和输出数据的，所以以寄存器为基础的数字芯片功能肯定会出现问题。STA工具有Synopsys的Prime Time。
        5.2.    形式验证

        这也是验证范畴，它是从功能上（STA是时序上）对综合后的网表进行验证。常用的就是等价性检查（Equivalence Check）方法，以功能验证后的HDL设计为参考，对比综合后的网表功能，他们是否在功能上存在等价性。这样做是为了保证在逻辑综合过程中没有改变原先HDL描述的电路功能。形式验证工具有Synopsys的Formality。前端设计的流程暂时写到这里。从设计程度上来讲，前端设计的结果就是得到了芯片的门级网表电路。

• 数字前端后端区别

下面转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_875c3b2f01010pi6.html

IC前端主要是数字前端设计、软件硬件验证、FPGA验证等，前端的入门门槛相对后端较低（但其实还相对其他行业是比较高的）。在北京，就我知道，前端的工程师起薪是7.5k。现在全国合格的前端工程师还是非常少的，数量缺口达到3万。

后端主要是模拟部分以及layout，这方面需要及其丰富的经验，相对应收入会比前端高一点，人才也是奇缺的。人才缺口相对前端就更大了。 同时还有一些IC流程工程师，也是非常吃香的。 前端需要学习的周期相对后端短，后端尤其是模拟部分，完全是靠经验熬出来的，所以如果有毅力，在模拟的路上多走几年，前途（钱途）也是不可限量的。我有一个同学，学模拟的，在公司属于奇缺人才，裁员和他是绝缘体。当然本身实力也很强的， 所以楼主主要看自己吧，喜好哪个方面。IC有时候很有挑战，有时候很枯燥。像我，debug波形多了，会恶心

数字前端主要包括两个方面：设计和验证。设计前期是写verilog代码，到后来就是做些架构层面的东西，设计和验证都是针对逻辑功能而言的，不太关心时序问题。
数字后端做实现、流程，主要是学会使用工具软件。后端经验比较重要。相对而言，前端的门槛较低，后端门槛较高。

我们来看一下猎头招聘就明白这两个概念了。呵呵。。

高级数字电路工程师
工作地点：成都      
职位描述：
1.  完成公司ASIC数字前端的设计和验证；
2.  配合数字后端部门完成ASIC的后端设计；
3.  配合测试部门完成ASIC的测试；
4.  完成相关文档的整理与编写。
任职要求：
1.    相关专业本科以上学历；
2.    4-5年相关工作经验，具有独立设计模块、芯片能力；
3.    熟练掌握Verilog，熟悉芯片的仿真验证方法，熟悉 NC-Sim CS, Quartus等EDA工具；熟悉ASIC设计流程；了解系统总线架构和常用软硬件接口协议。
4.    良好的沟通协调能力及团队合作精神。

• 数字后端设计工程师

职位描述：
负责数字电路的综合、自动布局布线、时钟分析、时序修正、电源分析、信号完整性分析、物理验证、代工厂tapeout等数字后端工作，协助前端工程师完成设计、验证和时序分析，完成对代工厂数据交接和对客户技术支持。
任职资格：
1. 微电子相关专业，本科以上学历。
2. 熟悉SOC从RTL到GDS的完整设计流程；                                                                                                         
3. 能够熟练使用Astro/Encounter、DC/PC、PT、Formality、MentorDFT、StarRC、Calibre等相关设计工具的某一套或几种；
4. 较好的英文阅读能力；                                                                                                         
5.高效的学习能力和团对合作精神。

• 数字前端和后端设计工程师需要具备什么能力

下面转自：http://yuqix.blog.51cto.com/979066/242564

<前端>

1. 精通verilog(包括2001)的编程，仿真，测试
2. 充分掌握逻辑综合和时序分析
3. 理解前端经常使用的各种库的格式和内容，比如.v, .lib
4. 了解某个应用领域的知识
5. 学会使用FPGA测试代码
6. 具备DFT的基本概念

<后端>

1. 熟悉后端流程，(IO plan, floorplan, power flan, place, CTS, route)
2. 熟练掌握一种后端工具的使用
3. 学会如何使用工具分析功耗及其对设计的影响，(static/dynamic IR-drop, EM等)
4. 学会使用工具分析和解决cross talk问题
5. 精通时序分析
6. 理解后端常用库和文件的格式，内容，生成和转换，比如: .lib, spice, lef, def
7. 精通一种unix script语言，现在大多用perl，也可以用awk。(TCL不是unix script语言，但是也一定要会)
8. 十分了解circuit design及其工具 (为DRC/LVS准备的)
9. 具备DFT的基本概念
10. 了解package design的种类和过程

一个优秀的后端工程师要能够在复杂的结果中，识别出问题的真假，比如时序上的违反，找出解决问题或者防止问题发生的方法，然后灵活有效地使用工具来达到你的要求。
 
也来说两句前端工程师:

前端工程师还可以考虑掌握:

1. 掌握系统的划分:功能定义,资源分析,结构划分等体系结构上的知识.
2. 掌握关于低功耗,高速度,低面积相关的设计理念
3. 熟悉或掌握系统仿真平台的搭建:前仿真,后仿真和atpg仿真等仿真平台的扩充性和兼容性的知识,仿真一定是一大块了.
4. 熟悉或掌握集成电路前后端设计流程:前端和后端设计接口及影响和前后端工具的接口及影响
5. 除.lib,.v外还应掌握,SDF/SPEF/DSPF/RSPF等数据结构
6. 熟悉或掌握你所有用的厂家工艺的工艺特性.
7. 掌握形式验证工具.
8. 掌握静态时序分析工具的使用:比如如何保证你利用静态时序分析分析通过的设计,流片回来时序一定正确.
9. 掌握perl语言,shell,makefile语言

1)  前端主要负责逻辑实现，通常是使用verilog/VHDL之类语言，进行行为级的描述。而后端，主要负责将前端的设计变成真正的 schematic&layout，流片，量产。打个比喻来说，前端就像是做蓝图的，可以功能性，结构性的东西。而后端则是将蓝图变成真正的高楼。

2)  前端设计主要是进行功能设计，代码的编写，要会使用硬件描述语言，也就是上面有提到的verilog/VHDL等，当然，也会要使用一些仿真软件。后端设计需要的则会更加多一些了，包括综合，到P＆R，以及最后的STA，这些工具里candence和synopsys都有一整套系统的。有关心的可以去他们的网站看看。

其实前端和后端对于编程没有特别的要求。前端的设计会需要使用硬件描述语言来写代码，但是，需要注意的是，这里指的是"描述"，而不像是C或者 java之类的强调编程技巧啊什么的。所以，这个选择就看你自己了，而与编程没有什么特别的关系了。