文章來源：老虎說芯

原文作者：老虎說芯

一、前端設計與后端設計的核心定義

前端設計（Front-end Design）：聚焦于電路的邏輯功能實現。本質上是在“紙上”設計電路，包括芯片要“干什么”，要“如何運算”。

后端設計（Back-end Design）：關注的是物理實現方式，即如何將前端定義的電路“落地”，在硅片上“做出來”。

二、類比理解：蓋房子的過程

前端設計就像是建筑的藍圖設計師，他負責定義房子的結構、功能布局、電路、水管路線等。

后端設計更像是土建和施工工程師，他負責把藍圖變成實體建筑，并確保房子安全、合規、可用。

三、前端設計：從“抽象功能”到“電路模型”

前端設計的任務是將抽象的功能需求變為清晰、可實現的邏輯電路。

核心內容包括：

規格制定：理解客戶需求，形成芯片規格書。

架構設計與模塊劃分：分配功能塊，制定數據流與控制邏輯。

HDL編碼：用 Verilog/VHDL 描述邏輯功能，形成 RTL 代碼。

功能仿真：確認設計是否符合規格，進行行為級驗證。

邏輯綜合：將 RTL 轉化為門級網表，基于標準單元庫生成電路網表。

形式驗證與時序分析：確保綜合過程無功能偏差，驗證邏輯正確性和時序收斂性。

目標：形成一個可靠、可綜合、可驗證的邏輯網表。

四、后端設計：從“電路模型”到“實體實現”

后端設計的任務是根據前端提供的門級網表，實現實體電路的物理布局。

核心內容包括：

DFT設計：插入測試結構（如掃描鏈），提高可測性。

布局規劃：安排模塊的位置和芯片的結構布局。

時鐘樹綜合（CTS）：優化時鐘信號分布，保證同步。

布局布線（P&R）：將邏輯門和連線具體放在芯片上形成版圖。

寄生參數提取與時序仿真：考慮物理因素對信號的影響，如延遲、電容、串擾。

物理驗證（LVS、DRC）：驗證電路版圖與設計邏輯的一致性，并檢查是否滿足工藝規則。

目標：生成一個物理上可制造、功能正確的GDSII文件。

五、前后端的聯系

盡管前端和后端分屬兩個階段，但它們密切相關，存在多個交叉點：

六、總結：區別與聯系歸納