近幾年來微電子產業(yè)在國際和國內都發(fā)展得比較迅猛，國內從中央到一些發(fā)達省市都把微電子產業(yè)放到了高科技重中之重的位置。但到目前為止，國內這個產業(yè)的增長主要在芯片的加工生產上，且集中在那些從國外引進加工技術的合資公司里,由國內自行開發(fā)的有自主版權的芯片基本上還是空白。這說明了我國的微電子產業(yè)還是處在一個外加工的地位，相對于國家巨大的投入，這是不能令人滿意的。筆者分析這種狀況的原因之一，便是反向設計在我國依然流行,或者說正向設計在我國沒有得到應有的重視。

正向設計和反向設計孰是孰非本來只是一種設計方法的爭論，但由于反向設計在國內是如此的頑固、持續(xù)、流行，已經(jīng)嚴重影響到我國微電子產業(yè)的戰(zhàn)略決策和發(fā)展，因此就不再是一個單純的方法之爭了。

一.反向設計與正向設計

反向設計是集成電路設計方法的一個專有名詞。集成電路的設計最終要落實到代表電路結構的幾何圖形(這些圖形的交迭構成集成電路的基本單元---主要是晶體管)。通過將圖形轉化為各加工工序所需的掩膜，加工廠家即可根據(jù)掩膜大規(guī)模地批量生產芯片。反向設計是通過拍攝和放大已有芯片照片得到版圖的幾何圖形。由于原有芯片的圖形尺寸極小且是多層重疊的，反向設計的工作量很大，而其出錯概率也大。以一千門的不規(guī)則版圖為例，反向分析就需一個工程師幾乎一年的時間。隨著電路規(guī)模的增大，這種反向分析的效率成倍地下降，錯誤概率成指數(shù)上升。一個幾萬門電路的反向設計幾乎是不可能的，而幾十萬門的電路就完全不可能了。

集成電路的正規(guī)設計方法是正向設計，即根據(jù)產品確定的指標和要求，從電路原理或系統(tǒng)原理出發(fā),通過查閱相關規(guī)定和標準，利用已有知識和能力來設計模塊和電路,最后得到集成電路物理實現(xiàn)所需的幾何圖形。正向設計產品的性能可以通過仿真進行驗證和預測。更為重要的是，正向設計的思維是積極主動的，知識是可以積累的，性能可以不斷提高，產品可以不斷的更新?lián)Q代，而反向設計即使百分之百正確，也只能是一個已經(jīng)定型產品的模仿，在你辛苦進行反向設計時別人的第二代第三代產品又已經(jīng)出來了，你的東西又有何競爭力呢？

隨著VLSI設計技術的發(fā)展，EDA工具已經(jīng)使得設計工程師用HDL進行電路設計。HDL可以在RTL級(目前的設計主要是在此級)，也可以是更為高級的功能描述級。這種設計方法使得設計者不必去關心門級和元器件的細節(jié)，更不必關心幾何圖形(版圖)的轉換。這就意味著正向設計可以把大部分工作放在系統(tǒng)級和功能模塊上。正向設計的先進性和高效率是顯而易見的。有經(jīng)驗的設計者一年就可以完成幾十萬門到上百萬門的設計。

盡管各集成電路加工廠的工藝不盡相同，但他們對用戶的支持及用戶界面卻是一致的。這使VLSI設計得以標準化。正向設計的文件通過EDA工具的所有檢查，如果功能正確，無論在哪個工廠加工，都可以成功。而反向設計做不到這一點。由于各工廠的工藝的差別，同樣的掩膜在不同工廠加工的芯片性能是不能保持一致的，特別是含有模擬模塊或小信號放大的集成電路，以及低電壓集成電路。

二.反向設計有用嗎

遺憾的是，反向設計在我國仍很流行。我們也和有關反向設計專家進行過討論，他們不外乎以下觀點：

1.先從反向設計起步積累經(jīng)驗，再轉向正向設計。

2.正向設計做不了，反向設計還能有些成功。

3.反向設計可以借鑒別人的成功經(jīng)驗。

對于第一種觀點，首先從設計方法本身來說，正向設計是從系統(tǒng)出發(fā)，以HDL語言為主，而反向設計是著眼于得到幾何圖形參數(shù)，顯然做不到把底層的幾何結構與高層的HDL語句相對應。因此反向設計所積累的經(jīng)驗，對于從系統(tǒng)級著手的正向設計來說是沒什么用處的。我們只要看一看很多單位已做了幾十年的反向設計，但是至今依然離不開反向設計，就知道從反向設計轉向正向設計是何等的困難。

對于第二種觀點，我們認為，反向設計不可能有任何成功。所謂"成功"的一些例子不外乎三類：

第一類是簡單的反向設計，規(guī)模介于幾十到幾百門之間。這種電路規(guī)模太小，在EDA工具出現(xiàn)前，我國就有手工刻紅膜正向設計幾百門的能力。在當今集成電路已發(fā)展到超大規(guī)模、SOC的時代，這種電路顯然不值一提。

第二類是較復雜的反向設計如CPU，DSP。但據(jù)了解，大多數(shù)都是毫無結果(這里指標準化、產業(yè)化的IP核和芯片)，更不用說產業(yè)化。這種情況其實也是可以預料的。對于復雜的系統(tǒng)，反向設計不可能預見芯片的全貌，即使版圖翻版得完全一樣，還有芯片結構的縱向因素、生產的工藝因素，以及原設計的局限和瓶頸等等。反向設計是不可能達到對所有因素都完全理解的。

第三類是反向設計與正向設計的結合。即設計前通過查閱相關產品的資料和使用說明，對一個芯片的功能、外部信號及其應用有一個比較透徹的了解，再通過對該芯片進行解剖分析，理解整個芯片電路(當然復雜程度不能太高)，最后用EDA工具進行仿真、設計。我們認為這樣的成功也不是對反向設計的肯定。現(xiàn)在國內已有很多單位采用這種方法設計出IC卡芯片。但其成功的原因并不在于其反向設計的工作，而在于其正向設計的相關工作。IC卡芯片相對比較簡單，如果完全正向設計也容易，而且會更快、更好，還可以不斷更新?lián)Q代?，F(xiàn)在的情況是，當這些單位還在費盡心思解剖芯片時，別人的新產品如智能IC卡芯片已經(jīng)出來了，他們永遠都是落在別人后面。如果把他們投入的人力、財力和時間與最后產品的競爭力結合起來考慮，就不能說是成功了。

關于第三種反向設計借鑒的觀點，我要說明的是，正向設計并不排斥借鑒和交流，而是積極有效的借鑒和交流。比如，可以通過書籍、會議、上網(wǎng)、查找專利、查找協(xié)議等各種途徑獲取最新資料。亦可從市場反饋、用戶反饋等各種途徑獲取信息。并可以及時的更新自己的設計。而正向設計中的IP調用就是一種積極主動的借鑒和交流的手段。人才的引進和合理流動也是有效的手段，而反向設計的借鑒是最低級的借鑒，至多是勉強的形似，根本不可能達到神似。

有人認為國外也采用反向設計的方法，這是不真實的。筆者在國外工作多年，不僅自己未作過反向設計，也未發(fā)現(xiàn)任何集成電路的設計同行有過反向設計的技能和經(jīng)歷。

三.必須全面禁止反向設計

事實上，反向設計不但沒有任何用處反而危害極大，它已不僅僅是一個設計方法的問題，更是影響到我國微電子產業(yè)戰(zhàn)略決策和發(fā)展的重大問題。

今天國內眾多高校和科研院所普遍都采用反向設計的課題培養(yǎng)研究生；一些重點工程項目仍舊沿用反向設計的方法；許多學術帶頭人也是只有反向設計的經(jīng)驗。這些專家如能影響到我國微電子產業(yè)戰(zhàn)略方針政策的制定，會更有問題。

同時，我們很痛心地看到越來越多的年輕工作者都正在或將要從事反向設計。而對青年人來說，學習正向設計要比學習反向設計容易，更有趣，更有發(fā)展。反向設計實際上扼殺了創(chuàng)新的欲望和思維，埋沒了很多人才。

反向設計對國內集成電路的發(fā)展所帶來的后果已經(jīng)極其嚴重，繼續(xù)下去，我們還是只能跟在發(fā)達國家的身后爬行。反向設計對于微電子產業(yè)正如興奮劑對于體育界一樣。

在付出了慘痛的代價以后，體育界已認識到興奮劑的危害性。但在微電子領域，反向設計這個興奮劑還是有市場。為了使中國的微電子產業(yè)健康發(fā)展，我個人認為必須全面禁止反向設計，國家有關部門應當旗幟鮮明地對反向設計說不，同時大力提倡正向設計，并采取得力的措施。比如重大工程項目禁止采用反向設計；科技成果評審嚴禁反向設計參加；高校培養(yǎng)研究生計劃中也要取消反向設計的課題等等。只有這樣，中國微電子產業(yè)的發(fā)展才能與國際接軌，才能有騰飛之日。

我們的觀點可能難以為許多同行所接受，特別是一些我國微電子領域的重量級人物。但我們有一點是共同的，那就是希望看到我國微電子產業(yè)的騰飛。為了這一共同的目標，也為了大家各自的事業(yè)，希望能冷靜思考這一問題。我們同時呼吁廣大的年輕科技工作者不要再把精力和時間花在反向設計的死胡同里了。希望你們能夠站在科技領域的前沿，用正向設計的路子，推動中國微電子產業(yè)的發(fā)展。

四.深層次的思考

本文所述雖然是集成電路設計方法之爭，但可推而廣之到整個科技教育界。比如長期以來流傳的"引進,消化,提高"的口號，在改革開放前無疑是正確的，但是在我國全面對外開放的今天，此口號似乎有一種不鼓勵創(chuàng)新的消極含義。又如，相當多的人認為我國的研究水平很高，只是科研成果沒有產業(yè)化。而我們認為在很多高新技術領域我們的水平并不高，一些科研成果的水平本身也不具備產業(yè)化的條件。事實上一些科研成果的出發(fā)點更多的是在于經(jīng)費申請和鑒定評獎，這也反映出我國特有的科研經(jīng)費申請制度，職稱評定制度，鑒定評獎制度所存在的不合理成份。我們也確實見到過一些鑒定和論文，水平較低，可說是人力和財力的浪費。我國的高新技術和新學科的教育水平也需不斷改進和提高。

基于對我國微電子產業(yè)和科技教育事業(yè)的憂慮和關心，我們整理出此文。不當之處，歡迎批評指正。

愛華網(wǎng)本文地址 » http://www.klfzs.com/a/9101032201/95520.html