在此ACD（Advanced Custom Design）法則中，設計的最上層模型是為最終目標，設計的工作便朝達成此目標的方向進行，而由下而上的設計工作負責設計細節的增加；如此，由上而下的設計與由下而上的設計最終將於設計的中點會合。而此兩設計方法之模型所驅動的速度與精準度將共同決定此設計平台的效能。此法則造就了一連串可能的設計變革，它具備了管理來自於多種設計領域的設計資料與聯結設計附屬品的能力，其目的在於減少傳統的整合過程中所需之冗長乏味的手工過程。

領先的定制設計法則

關鍵內容

ACD法則囊括了數種核心內容：矽精準度、設計附屬品管理、快速上而下設計、高矽精度下而上設計、綜合數層的連續設計變革、與中途會合的方法。

矽精度

矽精度是一項預測矽晶片是否能確實表現出設計人員在設計環境中所見到的現象之能力。要達到預測的能力需要設計過程中所使用的模擬與模型加以分級，以確保設計團隊擁有完成設計的正確資訊。

常參雜在新的先進製程中已知的不精確性或預料中的效應，通常可於每週一次的觀察過程中見到3～5個百分比的變化。對大多數的設計而言，這是沒有問題的。對於設計中的敏感元件而言，設計團隊有兩個選擇：第一是圍繞著設計的變化而設計（例如：使用複雜的補償電路）；第二是隨著製程的趨勢不斷地更新設計。

新的法則允許設計團隊在解決眾多已知矽效應的關聯性時，能將努力目標集中於設計的核心。如此將有助於建立更佳的模型與預期中的效應分級，以及先行管理製程中眾多效應的變化。

設計附加物管理

在設計的最初就考慮晶片的整合度與驅動設計朝向整體規劃書的徵兆發展是此新法則的關鍵。設計中的每一個功能區塊均附加大量的設計附屬品。設計法則必須考量功能區塊的設計，而設計附屬品則是用來支援設計最終的整合。設計法則必須調和所提供的設計附屬品，以減少設計團隊在整合過程中不必要的工作。

快速的上而下設計

此法則在模擬過程與系統內部多種層級與行為層級的物理設計上皆頻繁地使用快速的上而下設計方法。最上層的模擬與物理模型皆以如同團隊開發且更為精練的描述和評估為出發點。不論在何種類型的模型，除了在任何時候皆可使用外，更可在設計進化與更新時扮演指導的角色。

舉例來說，一初步繞線可在創造時以功能區塊的大小與外觀比例作為早期評估，並依此進行最外層的選取。這項資訊接著被應用於功能區塊的規格制定，以縮短設計功能區塊所耗費的時間。

模擬與物理設計的任務被提早豎立與執行，並被持續投入於設計程序中驗證，佈線，抽取與其他步驟的準備工作。如此設計團隊便可提早設計投片之前找出並修復難題。

下而上設計的矽精度

一高矽精度的設計法則在電晶體層級廣泛地利用了由下而上的驗證方法，以確保設計能符合規格的要求。詳盡的寄生資訊被用來作為設計者判斷的依據：是否達到所立基的設計規範與製程能力相較下所應有的精準度。

由下而上的方法透過移動矽測量至精細的模型內，並在功能區塊內建立校準過的模型，最終在整合入晶片內以提供矽的精準度。在物理設計領域，產生完整的佈線資料以履行精準的矽晶片與分析的能力，提供了設計將符合效能標準的信心。

由下而上的設計製程也提供抽取的能力：“經過高矽精度校對的更快速模型可進行更大型的模擬，而其結果可提供給由上而下的設計流程。"設計者可以自行決定下一整合階段所需的校對過模型之精準度，以確保後續模擬之準確性。

混合階層與連續的設計變革

結合了由上而下與由下而上的方法，讓設計團隊可自由地依需要混合與匹配以成就快速且高矽精度的設計。這種混合層級的能力可藉由在更大型系統背景下的測試項目連續控制設計，以成就一快速可靠且可預測的設計程序。連續的設計變革仰賴於由上而下與由下而上的設計流程能同時被執行，並結合兩者複雜的模擬過程與物理設計計畫。這賦予了設計團隊在設計資料變更時監視與標示問題的能力。

此混合層級的方法也藉由及時提供功能區塊層級新的最上層設計需求，與基於功能區塊層級的實情驗證新的最上層設計需求以提供快速的設計程序。

中途會合的方法

此客製化法則為達複雜設計的可預測性，大多採用一種中途會合的務實方法。此法則也平衡了由上而下設計方式快速的特色與由下而上設計方式的矽精度特點。當兩者合併後，設計內部的活動內容將無法由由上而下的設計方式或由下而上的設計方式單獨描述，而應藉由兩者共同完成。

《圖一　中途會合的設計方法》

如(圖一)所示，多種抽象的層級被用來表達設計中每一區塊的變革。在模擬過程中，最初採用模型的是會隨設計過程的演變而越趨複雜，並加入來自於後端佈線分析所得到之量測值與資料的行為式模型。在物理設計上，初期外觀大小的預估與功能區塊的描述，都將因取得的設計資料越來越多而加以更新，而發展為最中最外層的實際樣貌。設計人員在大多數的時間以由上而下的階層方式，快速地設計某些功能區塊；其次，再透過由下而上的設計方法對某些功能區塊的額外設計資料與矽精度資訊進行註解。

抽象層級在中途會合的設計方法中扮演著基礎的角色。模擬抽象的範圍由最外層的純行為式模型，一直涵蓋到流程末端的高矽精度、校對過的模型。此設計法則擁有完善的預先定義抽象層級組，並隨設計流程變化而加以更新以支援混合層級的能力需求。

驅動中途會合的設計方法需要在初期便將晶片的需求轉譯成詳細的規格，並平衡系統層級模型，測試平台與量測過程的使用頻率。測試平台可能起源於某些特殊的積體電路規格（如802.11a），最終才符合依規格制定的環境需求；接下來，依規格制定的環境便可讓晶片層級與功能區塊層級測試在某種程度上符合設計的原始需求。

領先的客製化設計法則

先進的客製化設計法則目標是讓設計團隊可工作於由來自各種不同主要設計領域（如類比、客製化數位、射頻與數位標準單元）的元件所組成的全客製化設計。這些設計需要一快速，高矽精度，並可透過其可預測性以達到提早成功的最大可能性的設計法則。而設計工程師們亦必須專注於他們的專業領域。由於晶片整合的工作既關鍵又複雜，故設計流程必須進行由頭至尾的全面性考量。設計流程必須能夠充分地支援首次嘗試的設計，並可無縫隙加以推衍。

在次設計法則中，設計的最外層模型是為目標，設計工作便為達成此目標而前進，而額外的細節則透過由下而上的設計過程加入。如此，由上而下的設計方法與由下而上的設計方法便可在設計流程的中點會合。而由這兩種設計方法所建立的模型速度與精準度，將共同決定此設計平台的效能。

先進的客製化設計法則是為能快速執行整合工作而設計的。此設計法則的關鍵點在於具備能將多種設計領域資料的加以整合，並將設計的附屬品加以串聯的能力，以縮短傳統整合過程中以手工方式完成的冗長過程。

先進客製化法則的矽精度

(圖二)中，每一個長方形格子可視為內含功能區塊與功能區塊輸入/輸出晶片的一個功能區塊。以完整晶片的角度來看，模擬系統端必須具備可由客戶或數位的角度支援混合訊號的完善能力。

《圖二　先進的客製化設計法則整合多種的流程》

每一種設計領域都需要可自然產生設計過程之附屬品的能力。每一件功能區塊的附屬品（表列，模型與模擬設定...等）都必須能百分之百相容，以確保流程能順暢地運行。設計人員在整合過程中所執行的任何額外工作，都將使整合的過程無法在預定的時間內如期完成。

有系統地提升矽精度

要成為先進設計法則的關鍵在於絕不忘記之前學習的每個步驟。當設計演進的同時，首要的任務便是快速且有系統地增加矽的精確度。這項能力將展現在設計流程中的所有觀點。對於設計中的最低階層級，由於影響的層面涵蓋了所有建立於其上的全部裝置與物體，故製造的過程必須不斷更新。如此便可找出較敏感區塊所需的準確度，並將其應用於設計中衍生的功能區塊與更大型的元件。這些精確度的增加需要一種可將任何變化快速在設計內部傳遞的機制。

程序設計套件與矽元件模型

流程設計套件（PDKs）負責提供技術與製程資料給設計主體，且必須經過驗證以確保對先進設計法則的充分支援。為使設計的開始能達到最佳的狀態，流程設計套件必須經由設計團隊進行全面性的分析與驗證以保證其對整個流程的完整支援。而具有風險的區域必須在最終晶片整合的步驟被執行前，先在此進行驗證。

此流程可傳達的末端為支援設計流程中每一步驟的高矽精度流程設計套件。設計工程師在設計的過程中應該擁有一能標示設計邊界為何的指導方針，以避免設計超出界線。流程設計套件在設計被發展的時期亦需要被適當地更新。這項需求將可迫使設計團隊在設計技術改變的同時，建立更好的模型以解決其他的問題。

設計程序的記錄

先進的客製化設計法則必須能解決設計周圍的問題，並將智財權應用或重新使用於新的設計上。如同先前所述，此設計流程的主要部分除了包含智財權以外之設計附屬文件的創新與管理外，更包含了測試平台與在智財權使用時所需的支援設計資訊。總而言之，這些需求意謂著設計的流程必須與設計本身密切配合。

除非已取得這些資訊，否則日後設計的重複使用上將因此而受限（不論智財權是應用於更大型的設計，或作為衍生設計的基礎）。因為不論是設計團隊致力於重新創造所需要的資訊，或被設計無法創造出利益的情況所困擾，都將面臨時間嚴重不足的難題。

設計的自動化應用

大多數設計團隊的努力目標：假設設計流程中的步驟均可被掌控與重複執行，皆朝向自動化設計發展，由於工程變化次序（ECOs）在設計流程的任一時刻均可能發生，並導致重複工作與重複驗證的情形出現。能記憶、修改與依據指令重複執行流程中之關鍵步驟的能力，將為設計團隊省下大量的時間浪費。

接連不斷的設計驗證

由於可透過流程設計套件及掌控設計流程之機制的協助取得矽的物理特性，設計團隊現今已具備了連續驗證設計能力。藉由此能力的協助，設計團隊得以及早認清問題並加以解決。它亦避免問題如漣漪般影響設計的整體。舉例而言，假使在整合過程與首批的矽晶片皆以完成後才在關鍵的功能區塊中發現問題，則設計團隊必須重新設計整個產品。如果能早期發現問題且發生問題的功能區塊並非與其相鄰區塊整合在一起，則此問題便可被修復而不必擔心修復的過程將導致設計整體皆必須重新驗證。

客製化設計平台的需求

先前本文所描述的先進客製化設計法則需要一新世代的客製化設計平台，以有效配合橫跨多種設計領域的中途會合設計方法。

速度與矽精度

為了解決經濟、複雜度與物理特性等難題，客製化平台必須能儘可能地展現出矽精度的最高水準。平台所提供的矽精度在矽的量測上必須擁有一個固態的基礎，並考量到流程執行時的物理特性。而設計平台必須利用其犧牲些許的速度以提升設計團隊判斷能力精準度的能力，儘可能地發揮其快速的效能。

《圖三　客製化設計平台提供快速、高矽精度之設計》

先進的矽模型

矽的精確度取決於依據可預測設計範圍內的模擬結果來確認此方法的能力。就其本身而論，先進的矽模型必須是設計平台的一部分，並透過模擬器與設備模型技術的緊密配合以確保能夠取得最精確的模擬結果。在設計團隊對流程設計套件增加客製化的附屬品時，需要藉由設備模型的功能以確保模型在被增加了附屬品後能依舊保有其一致性。

先進的矽模型有三個重點：第一個重點是能連續地傳達更新的矽精度資訊並在適當的時機快速確認與反應出現的變化；第二個重點為具備以同一方程式就能利用所有可應用的設計工具對矽精度資料進行運算的能力。此能力使得設計團隊的工作重心仍為設計本身而非設計工具，或設計資料的解釋與重複多次的校準工作。第三個重點為記憶所學並將其應用於設計流程的能力。具備此能力，設計者便可透過客製化設計平台找到完整的解決方案（如：透過測試環境與量測），並應用在設計流程中的所有部份。

受規格驅策的設計環境

所有的設計流程皆依據設計的詳細規格而運行。在過去，設計者只能將詳盡的規格儲存在人腦中或筆記型電腦裡；而客製化設計平台則必須將依規格制定的環境與設計的主體密切配合，使得連續的驗證過程能幫助設計團隊在將設計投片前注意到尚未解決的問題。（因為已交由晶圓廠生產的設計並無法像軟體般輕易修改）。

為管理大量的設計附屬品並使其可符合於設計流程的需求，一個依詳細規格而制定的環境是需要的。這將使得連續的復原行為與提供矽精度的特性描述及快速且執行最佳化的模擬策略都能輕鬆設定。

多模模擬

此設計法則需要一可同時橫跨多種設計領域（如類比、射頻、客製化數位與數位標準單元）的綜合模擬能力，以支援混合層級的設計能力與中途會合的設計方法。客製化設計平台必須可展現其可將設計的系統中，由設計流程至最外層的行為式模型的每一部份均能完整呈現的先進模擬能力。此種能力的關鍵在於設計流程中高矽精度資料的存在。從行為式模型乃至於硬體描述語言，或主要的電晶體層級區塊，或最高精確度的電路模擬，所有的設計工具均必須取得最新的矽精度資訊。而模擬引擎也必須藉由盡可能相同的語法，模型與方程式消除掉在結果間的不一致性。模擬過程的延伸深度也必須如同支援高階描述的快速執行般，支援最低抽象層級的矽精度。

加速的佈局

由於設計尺寸增加的推動，客製化設計平台必須提供一可加速佈局過程的機制。主要的需求是佈線工具在所有應用上都必須盡可能的快速。對於今日設計中的巨型尺寸，為了維持系統中的相互作用，佈線系統必須盡量加快速度。另一項關鍵的需求是可幫助設計團隊快速找出並修復區塊擺設與隨後的互連接線問題的由上而下版面規劃。

由於設計的複雜化，諸如限制條件導向，聯結導向與設計中關於佈線面的內容顯得更迫切需要。該項特點使得設計者可透過設計的限制條件確保聯結的正確性，並自動地避開設計法則中的錯誤。另一項要求為自動化，設計者必須能取得由單一訊號線繞線乃至於設備自動化與版面規劃都可自動化完成的設計工具。此外，客製化設計平台必須為通常需要數百小時的人力工時才能完成的大型複雜單元提供佈線合成的服務。

詳盡的矽分析

當設計接近完成的階段時，通常會增加全晶片層級之矽分析的需求性。客製化設計平台必須具備可對功率，訊號的完整性、電子遷移、電壓降、類比與混合訊號設計上的基底雜訊執行詳細的高矽精度分析能力。分析的項目亦包括了碟型化與蝕刻過程所產生之問題的診斷與管理。

這些分析建立於流程設計套件所提供的資料，以及凸顯潛在卻無法為傳統模擬過程察覺之問題的模擬結果。可預測性的達成唯有仰賴快速且高矽精度的流程來不斷更新設計整體且對寄生參數有認知能力的設計法則。經結合後，這些特色將賦予客製化平台在設計流程的初期便能診斷並修復問題的能力。

全晶片整合與混合訊號晶片的完成

在某些狀況下，全部的設計區塊因為最終晶片集合的緣故而必須被整合在一起。因此客製化設計平台必須提供能引進大量設計元件的能力，並針對晶片的整體進行版面規劃，最上層繞線與最終段分析。

平台必須提供整合大量實體片段的能力，並為流程中的任一時刻的快速且高矽精度的矽分析提供一個良好的基礎。此晶片整合的能力使得設計團隊可以由所有不同的設計領域中取得設計中所需的完整片段。該項能力也支援將設計的附屬品加以鏈結，使整合的過程能盡可能平順。

如同前文所討論的，晶片的整合能力已必須為操縱先進的矽分析並允許設計團隊去探索高頻與小型的幾何外在對今日設計的影響等項目提供良好基礎。

普遍性資料匯整

橫跨數個領域設計資料的無縫隙整合為ACD設計法則的核心重點。就其本身而論，為允許資料可於設計工作與不同的設計流程間流通，全面性的資料彙整是必要的。舉例而言，數位標準單元的設計並非直接涵蓋在ACD法則中；然而，來自於數位標準單元設計流程的設計資料卻必須能輕鬆輸入進設計的平台，以達到快速設計且維持高矽精度資訊的目的。執行的時間與執行量的多寡亦屬於資料中心的關鍵元件，因為大型的資料庫在整個設計流程中的多種不同時刻都必須被應用。

普遍性資料匯整的觸角必須能延伸至前端工具與後端工具的基礎架構中，特別是如電壓降、電子遷移、基底雜訊分析與RC抽離等需要詳細合併前端與後端資料的工作項目。普遍性資料匯整亦解決其餘的設計企劃與智權提供者之間智權共享的需求。由於所有獨立之計工具皆共用同種的資料庫，這些設計工具便可共享設計的資料，以獲取由現代的資料庫架構所賦予的速度優勢。

結論

為解決至今設計中日漸增加的需求而採用的新設計法則，推動了新設計平台的需求。當設計團隊面對著經濟、複雜度與物理特性的三項威脅，客製化設計平台將為設計的發展提供一快速且高矽精度的基礎。（作者任職於Cadence益華電腦）