芯片的反向設(shè)計(jì)和正向設(shè)計(jì)的區(qū)別

長(zhǎng)久以來(lái)，一直有人反復(fù)詢問(wèn)什么是芯片的正向設(shè)計(jì)，什么又是反向設(shè)計(jì)，它倆的去別是什么？本文就是為了解決這些的，主要探討的就是芯片的反向設(shè)計(jì)和正向設(shè)計(jì)的區(qū)別。

芯片的反向設(shè)計(jì)和正向設(shè)計(jì)

芯片反向分析（reverseengineering,?RE）也稱反向設(shè)計(jì)或反向工程，之所以稱為“反向分析”是相對(duì)于“正向設(shè)計(jì)”而言的。正向設(shè)計(jì)采用自頂向下（top?down）的設(shè)計(jì)方法，即從設(shè)計(jì)思想出發(fā)，通過(guò)電路或邏輯設(shè)計(jì)得到芯片網(wǎng)表，最后設(shè)計(jì)完成用于生產(chǎn)的版圖。與之相反，反向分析采用自底向上（bottom?up）的設(shè)計(jì)方法，從參考芯片（有時(shí)也稱為“原芯片”）的圖像開(kāi)始，通過(guò)電路提取得到芯片網(wǎng)表或電路圖，然后再對(duì)電路進(jìn)行層次整理和分析，進(jìn)而獲取參考芯片的設(shè)計(jì)思想。?

正向設(shè)計(jì)和反向分析的難點(diǎn)是不同的，正向設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于設(shè)計(jì)思想的構(gòu)思，而反向分析的難點(diǎn)則在于設(shè)計(jì)思想的獲取。?

實(shí)際上正向設(shè)計(jì)是一種設(shè)計(jì)方法，通過(guò)正向設(shè)計(jì)可以把設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變成芯片實(shí)物。而反向分析則是以學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)技巧、提高設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、配合和完善正向設(shè)計(jì)為目的，因此，嚴(yán)格來(lái)講反向分析并不是一種設(shè)計(jì)方法，而是促進(jìn)和完善正向設(shè)計(jì)的一種工具和手段，是正向設(shè)計(jì)有益的必要的補(bǔ)充。

反向分析流程?

反向分析主要應(yīng)用于集成電路技術(shù)分析、專(zhuān)利分析、芯片仿制等不同的方面，不同的應(yīng)用有著不同的設(shè)計(jì)流程。芯片仿制是利用反向技術(shù)完成一個(gè)完整的芯片設(shè)計(jì)，其流程最為完整，為了讓讀者更加全面地了解反向分析流程，下面就以芯片仿制為例詳細(xì)介紹一下反向分析流程。??

芯片前處理是反向分析的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，它包括封裝去除、管芯解剖、圖像采集和圖像處理等步驟，通過(guò)前處理可以得到包含參考芯片所有版圖信息的芯片圖像數(shù)據(jù)庫(kù)。

網(wǎng)表提取是基于芯片圖像進(jìn)行單元、互連線等各種版圖元素的識(shí)別，并得到芯片網(wǎng)表的過(guò)程。提取得到的芯片網(wǎng)表通常包含一系列模擬器件和基本數(shù)字單元，以及這些器件和單元端口的連接關(guān)系信息。網(wǎng)表通常是以文本文件的形式描述，也可以轉(zhuǎn)換為圖形化的平面電路圖形式。?

對(duì)于提取得到的網(wǎng)表（或平面電路圖），還需要進(jìn)行電路整理分析，在保證電路連接關(guān)系不變的前提下將其轉(zhuǎn)化為層次化電路圖，還原其原始的設(shè)計(jì)架構(gòu)和功能模塊，這樣就可以了解參考芯片的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)技巧和設(shè)計(jì)特點(diǎn)。電路整理后還需要進(jìn)行電路或邏輯仿真，通過(guò)仿真可以驗(yàn)證網(wǎng)表提取的正確性，也可以修正由于工藝移植帶來(lái)的器件參數(shù)值的偏差。??

版圖設(shè)計(jì)是參照?qǐng)D像背景，按照目標(biāo)工藝的設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行版圖繪制的過(guò)程。它是芯片仿制中重要而獨(dú)特的一個(gè)環(huán)節(jié)。版圖繪制完成后，還需要同網(wǎng)表進(jìn)行LVS驗(yàn)證，以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)表提取或版圖繪制中的錯(cuò)誤，從而提高芯片仿制的成功率。版圖設(shè)計(jì)結(jié)束后，還需要對(duì)版圖進(jìn)行后仿真，以驗(yàn)證和優(yōu)化版圖移植后的時(shí)序和功耗等性能。?

以上工作都完成后，就進(jìn)入到芯片制造環(huán)節(jié)。這個(gè)環(huán)節(jié)包括掩膜版制作、流片生產(chǎn)、芯片封裝和芯片測(cè)試等。

正反向相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法

正向設(shè)計(jì)和反向分析并不是相互對(duì)立的，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，這兩種方法經(jīng)常結(jié)合使用，只不過(guò)使用時(shí)會(huì)有所偏重。?

當(dāng)設(shè)計(jì)思路明確、設(shè)計(jì)技巧積累充分時(shí)，會(huì)以正向設(shè)計(jì)為主，反向分析為輔。此時(shí)，反向分析起到糾正設(shè)計(jì)思路誤差、彌補(bǔ)設(shè)計(jì)缺陷的作用。在產(chǎn)品規(guī)劃階段，反向分析對(duì)確定設(shè)計(jì)目標(biāo)、選擇設(shè)計(jì)工藝、合理估算成本等方面起到參考作用；在設(shè)計(jì)初期，反向分析可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)思路的合理性和完善性；而在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到難點(diǎn)時(shí)，反向分析可幫助尋求解決問(wèn)題的線索。?

當(dāng)技術(shù)不夠成熟、整體設(shè)計(jì)思路不完善時(shí)，只能采取以反向分析為主的方式，此時(shí)正向設(shè)計(jì)可以優(yōu)化產(chǎn)品性能和規(guī)避侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。在電路設(shè)計(jì)方面，可以對(duì)反向提取得到的電路加以修改和優(yōu)化（例如添加部分電路模塊或替換部分電路模塊），用以規(guī)避專(zhuān)利侵權(quán)和提升產(chǎn)品某些性能，進(jìn)而形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。在版圖設(shè)計(jì)方面，可以在反向提取得到的電路的基礎(chǔ)上，采用手工繪制或者自動(dòng)布局布線的方法重新設(shè)計(jì)版圖，從而形成與原芯片版圖不同的新產(chǎn)品。采用這種方式可有效地屏蔽布圖設(shè)計(jì)侵權(quán)問(wèn)題，適合難以理解的協(xié)議類(lèi)或算法類(lèi)芯片的設(shè)計(jì)。?

正反向相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，在國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)能力普遍落后的情況下，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。首先，在設(shè)計(jì)技術(shù)上，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。因此，要完全依靠自己的力量，獨(dú)立地開(kāi)發(fā)出全新的并在國(guó)際市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，是非常困難的。其次，國(guó)內(nèi)高水平的集成電路設(shè)計(jì)人才奇缺，難以設(shè)計(jì)出一流的芯片產(chǎn)品。再次，國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)在進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)時(shí)面臨的普遍問(wèn)題是資金不足，而集成電路行業(yè)是一個(gè)高投入、高風(fēng)險(xiǎn)、高收益的行業(yè)，沒(méi)有足夠的資金投入，很難保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量和成功率。最后，在開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)上，由于缺乏技術(shù)積累和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)在進(jìn)行芯片產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)，往往要承擔(dān)很高的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。?

通過(guò)以上分析可以看出，由于國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)自身的局限性和行業(yè)本身的特點(diǎn)，要獨(dú)立自主、借鑒吸收、跳躍式地開(kāi)發(fā)集成電路產(chǎn)品就必須走“學(xué)習(xí)、吸收、再創(chuàng)新”的路子。這就要求通過(guò)反向分析技術(shù)，學(xué)習(xí)和參考國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技巧，來(lái)快速、高效地趕上國(guó)外的集成電路設(shè)計(jì)水平；同時(shí)通過(guò)正向設(shè)計(jì)，創(chuàng)造有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，來(lái)贏得市場(chǎng)和利潤(rùn)。??

依照國(guó)內(nèi)外的相關(guān)法律，企業(yè)完全可以通過(guò)反向分析合法地獲取設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技巧。事實(shí)證明，通過(guò)正反向相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法來(lái)發(fā)展國(guó)內(nèi)的集成電路行業(yè)是可行的，也是必須的。國(guó)內(nèi)很多集成電路設(shè)計(jì)公司都是通過(guò)這種方式起步并發(fā)展壯大的。

所謂芯片反向設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)對(duì)芯片內(nèi)部電路的提取和分析，分析和排列，實(shí)現(xiàn)芯片技術(shù)原理、設(shè)計(jì)思想、工藝制造、結(jié)構(gòu)機(jī)理等方面的深入洞察，可以用來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)框架或分析信息流中的技術(shù)問(wèn)題，也可以幫助新的。芯片設(shè)計(jì)或產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。這樣

通過(guò)與知名芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的合作，我們長(zhǎng)期致力于為設(shè)計(jì)公司提供技術(shù)支持和服務(wù)，完成產(chǎn)品定位、競(jìng)爭(zhēng)性研究分析、版權(quán)保護(hù)、學(xué)習(xí)和參考先進(jìn)設(shè)計(jì)思想和D。設(shè)計(jì)技術(shù)。我們有獨(dú)特的技術(shù)和實(shí)用技巧，為芯片的逆向設(shè)計(jì)、快速精確的電路逆向提取和高效的電路配置和分析，提供了自主創(chuàng)新的平臺(tái)，從而縮短了學(xué)習(xí)曲線，加快了集成電路的發(fā)展。提高自身的技術(shù)水平。這樣

我們的芯片逆向設(shè)計(jì)服務(wù)包括網(wǎng)絡(luò)表/電路圖反向提取、電路層次安排、邏輯功能分析、布局提取和設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查和調(diào)整、邏輯布局驗(yàn)證、丹元酷替換和過(guò)程尺寸縮放。這樣

通過(guò)這些逆向分析方法，我們可以幫助客戶了解其他產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，進(jìn)行項(xiàng)目可行性研究，開(kāi)拓思路，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并以成本核算為例，評(píng)估和驗(yàn)證自己的技術(shù)方案和設(shè)計(jì)思路的可行性。進(jìn)入新的領(lǐng)域；通過(guò)成熟的市場(chǎng)。研究產(chǎn)品有助于解決關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，利用現(xiàn)有產(chǎn)品的市場(chǎng)資源，減少進(jìn)入壁壘，實(shí)現(xiàn)更好的產(chǎn)品兼容性等。

網(wǎng)表/電路圖反向提取

在芯片反向設(shè)計(jì)中，網(wǎng)表/電路圖的提取是個(gè)很大的課題，網(wǎng)表提取的質(zhì)量和速度直接影響后續(xù)整理、仿真、LVS等方方面面的工作。我們?cè)诳偨Y(jié)眾多成功案例的基礎(chǔ)上，依托自主研發(fā)的軟件應(yīng)用，可準(zhǔn)確、快速、高質(zhì)量地進(jìn)行網(wǎng)表/電路圖的提取。

邏輯功能分析??

網(wǎng)表提取結(jié)束后，往往需要進(jìn)行電路的整理工作，把一個(gè)打平（flatten）的電路進(jìn)行層次化（hiberarchy）整理，形成一個(gè)電路的層次化結(jié)構(gòu)，以便理解設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思路和技巧，同時(shí)還能達(dá)到查找網(wǎng)表錯(cuò)誤的目的。???

版圖設(shè)計(jì)??

版圖設(shè)計(jì)是電路邏輯的物理實(shí)現(xiàn)，是集成電路產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)（ChipLogic?Layeditor）。我們?cè)诜聪蛟O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上提供版圖的提取、工藝庫(kù)替換、目標(biāo)工藝修改、DRC檢查和LVS校驗(yàn)等各種設(shè)計(jì)服務(wù)。

邏輯版圖驗(yàn)證??

網(wǎng)表和版圖設(shè)計(jì)結(jié)束后，往往需要對(duì)其正確性進(jìn)行各種驗(yàn)證，為了保證設(shè)計(jì)流程的完整性，

總結(jié)

簡(jiǎn)而言之，反向設(shè)計(jì)的流程與正向設(shè)計(jì)正好相反，從流程上來(lái)講，首先要去掉芯片的封裝，然后對(duì)芯片進(jìn)行層層剝離，傳統(tǒng)的反向設(shè)計(jì)往往是對(duì)剝離出來(lái)的芯片進(jìn)行拍照和分析。但是現(xiàn)在，隨著芯片復(fù)雜度的提高，簡(jiǎn)單的拍照已經(jīng)不能對(duì)芯片進(jìn)行有效的分析了。對(duì)此，芯谷集成電路推出了相關(guān)分析軟件，利用軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的分析，大大提高了分析的效率和解密的成功率。芯片正向設(shè)計(jì)由于是初投市場(chǎng)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的大量驗(yàn)證，在實(shí)際使用過(guò)程中很可能會(huì)存在算法漏洞和不完善不合理的設(shè)計(jì)，因此需要進(jìn)行反復(fù)的改板、測(cè)試、再生產(chǎn)。芯片解密就能實(shí)現(xiàn)芯片的查漏補(bǔ)缺。