深度解析晶元反向設計流程「反向設計是什麼意思」

現代IC產業的市場競爭十分激烈，所有產品都是日新月異，使得各IC設計公司必須不斷研發新產品，維持自身企業的競爭力。IC設計公司常常要根據市場需求進入一個全然陌生的應用和技術領域，這是一件高風險的投資行為。並且及時了解同類競爭對手晶元的成本和技術優勢成為必然的工作。

什麼是晶元反向設計?反向設計其實就是晶元反向設計?，它是通過對晶元內部電路的提取與分析、整理，實現對晶元技術原理、設計思路、工藝製造、結構機制等方面的深入洞悉，可用來驗證設計框架或者分析信息流在技術上的問題，也可以助力新的晶元設計或者產品設計方案。

晶元反向工程的意義：現代IC產業的市場競爭十分激烈，所有產品都是日新月異，使得各IC設計公司必須不斷研發新產品，維持自身企業的競爭力。IC設計公司常常要根據市場需求進入一個全然陌生的應用和技術領域，這是一件高風險的投資行為。並且及時了解同類競爭對手晶元的成本和技術優勢成為必然的工作。如果讓工程師在最短的時間以最有效率的方式設計電路才是最難解決的問題，逆向工程看來是其中一個解決方案。逆向工程能將整顆IC從封裝，製成到線路布局，使用將內部結構，尺寸，材料，製成與步驟一一還原，並能通過電路提取將電路布局還原成電路設計。

目前，國外集成電路設計已經非常成熟，國外最新工藝已經達到10nm，而國內才正處於發展期，最新工藝達到了28nm。有關於集成電路的發展就不說了，網路上有的是資料。對於IC設計師而言，理清楚IC設計的整個流程對於IC設計是非常有幫助的。然而，網路上似乎並沒有有關於IC設計整個流程的稍微詳細一點的介紹，僅僅只是概略性的說分為設計、製造、測試、封裝等四大主要板塊，有的資料介紹又顯得比較分散，只是單獨講某個細節，有的只是講某個工具軟體的使用卻又並不知道該軟體用於哪個流程之中，而且每個流程可能使用到的工具軟體也不是太清楚（此觀點僅為個人經歷所得出的結論，並不一定真是這樣）。

晶元正向設計與反向設計。目前國際上的幾個大的設計公司都是以正向設計為主，反向設計只是用於檢查別家公司是否抄襲。當然，晶元反向工程原本的目的也是為了防止晶元被抄襲的，但後來演變為小公司為了更快更省成本的設計出晶元而採取的一種方案。目前國內逐漸往正向設計轉變的公司也越來越多，正逐漸擺脫對反向設計的依賴。當然，正處於發展初期的公司也不少，自然反向設計也是不少的。本文章從晶元反向設計開始進行總結。

「工欲善其事，必先利其器」。隨著集成電路的不斷發展，不管是晶元正向設計還是反向設計，它們對於工具的依賴性越來越強，因此，在要開始講設計流程之前，先來看一看，我們到底會用到哪些主要的工具和輔助性的軟體。

一、主要工具軟體

說到設計工具，就不能不提到三大EDA廠商——cadence,synopsys,mentor。這三家公司的軟體涵蓋了晶元設計流程的幾乎所有所能用到的工具。首先是cadence公司，這家公司最重要的IC設計工具主要有candence IC系列，包含了IC 5141（目前最新版本是IC617），NC_VERILOG(verilog模擬),SPECTRE（模擬模擬）,ENCOUNTER（自動布局布線）等等synopsys公司，最出名的是它的綜合工具design complier，時序分析工具prime TIme,模擬模擬工具hspice等；mentor公司最出名的工具是calibre（版圖DRC LVS檢查）,modelsim（verilog模擬）。

這些都是IC設計最常用的工具，無論是正向設計還是反向設計。當然，隨著軟體版本的更新迭代，軟體的名字可能有所變更，並不是上述的那些名稱。另外，這些工具主要集中在以linux為內核的操作系統上，主要代表有Red Hat。所以有關unixlinux類操作系統的知識還是有必要學的，該類系統與windows系統有很大的不同，要想學會使用這些軟體，首先要學習這些操作系統的相關知識，具體資料網上有很多。部分工具有windows版本，例如hspice，Modelsim。

二、輔助類工具軟體

當然，除了這三大EDA廠商的IC設計工具外，Altera 、Xilinx、Keil Software這三家公司的軟體quartus ii、ISE、KEIL開發環境等，都是對於IC設計流程中比不可少的工具。它們分別是用於FPGA、單片機&ARM晶元的開發。這類軟體在晶元的CP測試和晶元應用方案開發上會有用到。

版圖提取工具，NetEditorLite、ChipAnalyzer，這兩個工具主要是針對晶元反向設計而言的。

演算法設計工具，MATLAB，此工具應用範圍很廣，但對於晶元設計來說，它較為適用於演算法原型開發,例如，通信演算法。

PCB版圖工具，AlTIum Designer,Orcad，Allegro。其中，目前Orcad,Allegro是屬於cadence電路系統設計套件內的主要軟體，而AlTIum Designer是最常用的軟體，它的前身是Protel。

Labview與數字源表，這一對軟硬體主要用於晶元電氣參數的半自動化測試，特別是模擬晶元。其目的是晶元設計公司用於分析晶元樣品參數用。

對於這些工具的該如何使用，我會在下面的文章中進行說明。ps:沒有具體說明軟體使用環境的，一般是在windows環境下使用。

先從反向設計說起。下面是晶元反向設計的流程圖。