Khám phá đồ án thiết kế sram của sinh viên FPT Jetking với quy trình chuẩn industry từ schematic, layout đến macro. Dự án thể hiện năng lực thiết kế vi mạch thực tế và tư duy hệ thống chuyên sâu.
Tổng quan dự án thiết kế sram tại FPT Jetking
Trong lĩnh vực thiết kế vi mạch, bộ nhớ không chỉ là một thành phần chức năng mà còn là “trái tim” của hầu hết các hệ thống số hiện đại. Xuất phát từ nhận thức đó, nhóm sinh viên lớp C1.2411.E0 tại FPT Jetking đã lựa chọn đề tài thiết kế SRAM – một trong những khối quan trọng nhất trong CPU, SoC và FPGA – làm đồ án học kỳ 3 và đã đạt danh hiệu đồ án xuất sắc.
Nhóm thực hiện gồm Trần Thông Triết, Nguyễn Trung Tín, Nguyền Hồng Ngọc và Nguyễn An Phú. Dự án không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà được triển khai theo quy trình thiết kế vi mạch thực tế, từ mức transistor cho đến tạo macro có thể tích hợp vào hệ thống lớn hơn.
Vì sao thiết kế sram là bài toán quan trọng trong ic design?
SRAM (Static Random Access Memory) là loại bộ nhớ tốc độ cao, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý hiện đại. Tuy nhiên, để thiết kế được một cell SRAM hoạt động ổn định, kỹ sư cần kết hợp nhiều lớp kiến thức khác nhau, từ thiết kế mạch transistor, tối ưu layout vật lý cho đến phân tích timing và độ ổn định.
Chính vì vậy, việc lựa chọn đề tài này không chỉ giúp sinh viên tiếp cận một thành phần cốt lõi trong vi mạch, mà còn tạo cơ hội trải nghiệm quy trình thiết kế gần với thực tế doanh nghiệp. Đặc biệt, việc sử dụng công cụ mã nguồn mở OpenRAM giúp nhóm tiếp cận quy trình tạo bộ nhớ chuyên nghiệp, tương tự như trong industry.
Mục tiêu dự án: từ cell 6T đến macro sram hoàn chỉnh
Dự án được xây dựng với mục tiêu rõ ràng: thiết kế hoàn chỉnh một hệ thống SRAM từ mức cơ bản đến có thể mở rộng. Nhóm bắt đầu với việc xây dựng cell SRAM 6 transistor (6T), đảm bảo các yếu tố quan trọng như khả năng đọc, khả năng ghi và độ ổn định nhiễu.
Từ nền tảng này, nhóm tiếp tục phát triển sơ đồ nguyên lý (schematic), thiết kế layout vật lý và kiểm tra các tiêu chuẩn kỹ thuật như DRC và LVS. Không dừng lại ở đó, dự án còn mở rộng sang việc sử dụng OpenRAM để tạo macro SRAM với khả năng scale, phục vụ cho các hệ thống lớn hơn như SoC.
Quy trình triển khai: tiếp cận chuẩn thiết kế vi mạch thực tế
Điểm nổi bật của dự án nằm ở việc triển khai theo một quy trình thiết kế vi mạch hoàn chỉnh. Ở giai đoạn đầu, nhóm sử dụng Xschem để thiết kế sơ đồ nguyên lý cho cell SRAM 6T, đồng thời mô phỏng hoạt động đọc và ghi để kiểm tra các thông số như Static Noise Margin và timing.
Sau khi hoàn thiện schematic, nhóm chuyển sang thiết kế layout bằng Magic. Tại đây, các yếu tố như matching transistor, tối ưu diện tích và routing các đường bitline, wordline được xử lý cẩn thận để đảm bảo hiệu năng và độ chính xác.
Bước tiếp theo là kiểm tra DRC để đảm bảo tuân thủ quy tắc công nghệ và LVS để đối chiếu giữa layout và schematic. Cuối cùng, nhóm sử dụng OpenRAM để tự động sinh macro SRAM, bao gồm netlist, layout và mô hình timing, từ đó mở rộng khả năng ứng dụng của hệ thống.
Giá trị thực tiễn và điểm nổi bật của sản phẩm
Thiết kế SRAM không phải là một bài toán đơn giản. Một trong những thách thức lớn nhất mà nhóm gặp phải là cân bằng giữa khả năng đọc và ghi – hai yếu tố có sự đánh đổi lẫn nhau trong thiết kế cell 6T. Bên cạnh đó, việc đảm bảo layout chính xác và xử lý lỗi LVS cũng đòi hỏi sự tỉ mỉ và tư duy hệ thống.
Để giải quyết, nhóm đã tiến hành mô phỏng nhiều lần, điều chỉnh kích thước transistor và kiểm tra từng bước một cách chặt chẽ. Việc debug LVS được thực hiện thông qua so sánh netlist và kiểm tra từng kết nối, giúp phát hiện và xử lý các lỗi nhỏ nhưng quan trọng.
Sau quá trình triển khai, dự án đã hoàn thiện một hệ thống SRAM với đầy đủ các thành phần từ cell cơ bản đến macro có thể mở rộng. Điểm đặc biệt của sản phẩm nằm ở việc áp dụng thành công quy trình thiết kế vi mạch chuẩn, sử dụng các công cụ open-source nhưng vẫn đạt mức độ gần với thực tế doanh nghiệp.
Hệ thống có khả năng mở rộng dung lượng, tích hợp vào các thiết kế SoC và giúp sinh viên hiểu sâu bản chất của bộ nhớ, thay vì chỉ sử dụng các IP có sẵn. Đây là nền tảng quan trọng cho các dự án IC design phức tạp hơn trong tương lai.
Kỹ năng và kiến thức sinh viên đạt được
Thông qua dự án, các thành viên trong nhóm đã phát triển toàn diện cả về kiến thức và kỹ năng. Không chỉ hiểu sâu về nguyên lý hoạt động của SRAM, sinh viên còn làm chủ quy trình thiết kế từ schematic đến layout, cũng như thành thạo các công cụ EDA như Xschem, Magic và OpenRAM.
Bên cạnh đó, kỹ năng đọc tài liệu kỹ thuật, tự nghiên cứu và làm việc nhóm dưới áp lực cũng được nâng cao đáng kể. Đây chính là những yếu tố quan trọng giúp sinh viên sẵn sàng bước vào môi trường làm việc thực tế trong ngành thiết kế vi mạch.
Dự án được đánh giá cao nhờ tính nền tảng, độ khó và khả năng triển khai đúng hướng của một bài toán IC design thực tế. Nhóm đã thể hiện tư duy hệ thống tốt, hiểu rõ bản chất của SRAM và áp dụng hiệu quả các công cụ thiết kế.
Tuy nhiên, vẫn còn những hướng cải thiện như tối ưu thêm về diện tích và công suất tiêu thụ, cũng như phân tích sâu hơn về các điều kiện hoạt động khác nhau. Dù vậy, với những gì đã đạt được, đây hoàn toàn xứng đáng là một đồ án xuất sắc.
Thiết kế SRAM không chỉ là một bài tập học thuật mà còn là bước đệm quan trọng giúp sinh viên tiếp cận thế giới thiết kế vi mạch chuyên sâu. Thông qua dự án này, sinh viên FPT Jetking đã chứng minh khả năng làm chủ quy trình thiết kế từ cơ bản đến nâng cao, sẵn sàng tham gia vào các dự án IC design thực tế trong tương lai.
Cùng video demo dự án nhóm qua video bên dưới!
Giảng viên Trương Huy Hoàng