集成电路布图设计篇(1)

    关键词：知识产权 集成电路 布图设计权

    中国政府为了满足Trips协议的要求，于2001年颁布了《集成电路布图设计保护条例》，该条例已于同年开始实施[2].从该条例的文字规定看，中国的集成电路布图设计的保护水平已经完全满足了Trips协议的要求。

    事实上，中国政府早在1991年就开始起草《集成电路布图设计保护条例》。这一动议肇始于《集成电路知识产权条约》（以下简称《集成电路条约》）的制订。早在1986年，就召开了多次外交会议和专家会议，研究、起草《集成电路条约》，中国政府积极参与了该条约起草的全过程。1990年5月，在华盛顿召开外交会议，通过了集成电路条约，包括中国在内的多数国家投票赞成。此后，中国政府立即组织专门小组开始研究和起草《集成电路布图设计保护条例》。在起草工作初期，的《集成电路条约》是中国立法的主要参考文件。1993年，在GATT乌拉圭回合谈判中，Trips协议草案的邓克尔文本提出后，考虑到中国当时正试图恢复其GATT缔约国的地位，Trips协议成为中国起草《集成电路布图设计保护条例》所参考的最为重要的文献

    由于WIPO的《集成电路条约》一直未能生效；加之中国加入WTO的进程又是一波三折，中国的《集成电路布图设计保护条例》一直没有一个适当的出台时机。直到2001 年，中国在加入WTO方面出现了转机，为配合国内外各方面的工作，中国政府颁布了《集成电路布图设计保护条例》。就在这一年，中国加入了WTO.

    本文拟就中国《集成电路布图设计保护条例》的规定，同Trips协议和WIPO的《集成电路条约》以及有关国家的法律，分别从权利的保护对象、范围、内容和效力等方面，从知识产权法律理论的角度进行分析、评论和比较。

    一、保护对象

    中国的《集成电路布图设计保护条例》开宗明义在标题上直接采用布图设计作为中心词，这就将其保护范围限定于半导体集成电路，因为只有半导体集成电路在制造过程中对布图设计有着必然的依赖。该条例第二条在界定集成电路概念时专门指明，条例中所称集成电路为半导体集成电路。[3]

    将保护范围限定在半导体集成电路范围是国际上的通例。美国是世界上第一个颁布集成电路保护法律的国家，从美国1978年首次提出集成电路保护的问题，到1984 年颁布专门立法的过程可以看出，布图设计（美国法称掩模作品）一直被作为这类法律保护的直接对象[4].应当说，这一法律的最基本的目的就是为了防止未经许可随意复制他人的布图设计。此后，日本、瑞典等国的保护集成电路的国内法均采用了这种“美国模式”。

    1986年在美、日等国的提议下，WIPO开始制订保护集成电路的条约。尽管该条约在总体设计上采用了前述美国模式，但在其起草过程中，也曾经就是否明确将保护对象限定在半导体集成电路之内发生过争论。在1988年11月的草案中，对于是否在集成电路之前加上“半导体”这一文字限定，依旧是两种方案。

    事实上，通过保护布图设计的手段来达到保护集成电路目的的美国模式本身，已经将保护对象限定在半导体集成电路的范围之内了。因为在目前的技术发展水平上，布图设计本身就是针对半导体集成电路的，每一种半导体集成电路都必然与一套特定的布图设计相对应。而半导体集成电路之外的混合集成电路（Hybrid IC），如薄膜或者厚膜集成电路均不直接涉及布图设计的问题。美国人甚至在其国内法的标题上或正文中就直接采用了半导体芯片或者半导体产品的提法。[5]

    中国的集成电路保护条例从起草到颁布的整个过程，都一直使用半导体集成电路的提法。这种做法不仅同国际社会保持一致，而且也符合知识产权制度本身的功能分配。对于半导体集成电路之外的其他集成电路，如前述混合集成电路中并不存在像布图设计这样复杂的设计，充其量也就存在一些如同印刷电路、相对简单的金属化互联引线。严格说来，混合电路只是一种由若干分立器件（Devices）或半导体集成电路组合而成的功能性组件，完全不同于半导体集成电路将全部器件集成于单片的硅或化合物半导体材料之中。因此，对于半导体集成电路之外的其他相关产品完全可以适用专利法加以保护。不致出现如半导体集成电路所面临的与专利法之间的不和谐[6].

    尽管世界各国在其立法模式上普遍采用了保护布图设计的美国模式，但对布图设计的称谓却各不相同。世界上最早立法保护集成电路的三个国家中就分别采用了三种不同的叫法：美国人称其为掩模作品（Mask work）；日本人则使用了线路布局（Circuit Layout）的提法；瑞典人使用的是布图设计（Layout Design）。但这并不算结束，随后跟进的欧共体指令[7]却又使用了形貌结构（Topography，也有译作拓朴图或者构型的）。在这多个术语中，中国与WIPO的《集成电路条约》保持一致，采用了布图设计的称谓。

    美国法所使用的“掩模作品”，虽然在产业界十分流行，但在技术层面上显然已经落后。如今，相对先进的制造商已经完全可以不再使用传统的掩模板来制造集成电路。所有掩模图形均可以存储于计算机中，通过控制电子束扫描进行表面曝光，或者通过低能加速器进行离子注入等技术均可将掩模图形集成于半导体材料之中。而日本人所使用的线路布局一词则很容易同印刷电路 （Printed Circuit）混淆，在产业界也少有人这样称呼布图设计。相比之下，布图设计和形貌结构则是较为通行的用法，其中形貌结构（Topography）原本为地理学中术语，指起伏不平的地貌，后微电子产业借用了这一术语，用以指代布图设计。但在汉语环境中，布图设计的用法更为普遍，故中国的相关规定采用了布图设计一词[8].

    从上面分析可知，中国的国内法在保护对象方面采取了与国际上相关国际条约或者有关国家的国内法完全相同的模式，即通过直接赋予布图设计以专有权的方式，来实现保护采用该布图设计的集成电路的目的。

    二、权利内容的设定

    各国在集成电路保护问题上都采用了设权方式，即在传统的知识产权体系中新设立一种既不同于专利权，也不同于著作权等传统知识产权形式的新型权利—布图设计权 [9].就中国而言，考虑到中国立法的直接目的，自然不可能另外闭门自造一套与众不同的制度。根据中国《集成电路布图设计保护条例》，布图设计权人享有 （l）对受保护的布图设计的全部或者其中任何具有独创性的部分进行复制的专有权，和（2）将受保护的布图设计、含有该布图设计的集成电路或者含有该集成电路的物品投入商业利用的专有权。[10]这一规定同wTO的Trips协议相比，仅仅在文字表述方式上存在差异，其权利内容是完全相同的。[11]

    从前述规定中可以发现，所谓布图设计权在内容上包含两个方面，即复制权和商业实施权。而这两项内容在原有的知识产权种类中，分别属于著作权和专利权中的权能。布图设计权则兼采二者内容于一身，这反映出集成电路保护法在原有的知识产权体系中介于专利权和著作权之间的特殊地位，这一特性同样在布图设计受保护的条件上得到突出反映。受著作权法保护的作品必须具备独创性，被授予专利权的发明则必须具备创造性，即只有相对比现有技术水平有较大提高的发明才能获得专利权，这是各国专利法的通行做法。而从目前国际社会对于独创性的解释可知，作品只需具备最低限度的创造性即被认为具备了独创性。由此可以推知，专利法中的创造性在创造高度方面的要求显然高于著作权法中的独创性。而各国的集成电路保护法及相关国际条约在保护条件方面的规定，一方面借用了著作权法中关于独创性（originality）的概念，另一方面又要求受保护的布图设计不能是平庸或者司空见惯的。[12]可见在法律上对受保护布图设计在创造性方面所提出的要求正好介于著作权法和专利法之间。

    布图设计权之所以在内容上兼采著作权和专利权中的内容，根本原因还是布图设计本身同时具有著作权法和专利法保护对象的双重属性。布图设计在外在形式上，表现为一系列的图形。如欧共体集成电路保护指令中就直接将布图设计定义为一系列的图形，[13]当这些平面图形按照一定的规则被固化在硅片表面下不同深度中后，便可形成三维的立体结构，实现特定的电子功能，也就是说这种外在表现为图形的布图设计有其内在的实用功能，其最终的价值是通过特定的电子功能得以实现的，正是因为布图设计的这种属性导致了布图设计权在内容上的设计也具备了类似著作权和专利权的属性。

    三、权利效力和限制

    在各类知识产权中，受法律保护的条件存在高下之分。这必然导致权利效力也存在强弱不同。著作权的效力仅限于作品的表达（expression），而专利权所能延及的层面则比著作权法中的表达更为抽象。专利权的效力不仅延及于某一技术方案的某种具体实现方式，而且可以延及该技术方案本身。从前述布图设计权的内容的介绍中可以看出，中国法规中所规定的布图设计权，在效力上同专利权的设计并无差异。然而，回顾WIPO起草《集成电路条约》的过程可知，参与起草的各国曾就布图设计权的效力发生过极大的争议，发展中国家希望将布图设计权的效力限定在复制布图设计和利用布图设计制造集成电路这两个层面上；而以美、日为代表的集成电路技术强国则并不满足这两个层面，还打算将布图设计权的效力延伸至安装有受保护的布图设计集成电路的物品上。美、日两国的主张即是将布图设计权的效力延伸到第三个层次上，这在效力上就完全等同于专利权。由于发展中国家的强烈反对，致使WIPO的条约在布图设计权的效力上采取了模棱两可的做法，即在该条约的第3条（1）（h） 和第6条（1）（a）（ii）中分别采用了不同的表述方式。

    然而，在1994年WTO的Trips协议通过之后，由于Trips 协议就布图设计权的效力作了专门规定，[14]致使WIPO条约中遗留的问题在Trips协议中不复存在，Trips协议完全采取了美、日等国的立场，将权利效力延伸到了第三层次。中国为了能加入WTO，自然只能采用跟进的态度，在中国的《集成电路布图设计保护条例》第7条中，有关布图设计权的效力与 Trips协议在实质上完全一致。

    应该说，在Trips协议通过之后布图设计权的效力问题在立法上已经解决，但是Trips协议的这种做法在知识产权法律理论上是存在问题的，知识产权的效力从来都同该权利产生的条件高低相关。通常，权利产生的条件越苛刻，权利效力也就越强，这在前述著作权和专利权的效力差异上已经表现得尤为明显，不仅如此，对于同类知识产权也是这样，比如商标必须具备显著性才能受到法律保护，因此显著性即为商标权产生的条件。如果一个商标的显著性强，则依附于该商标上的商标权的效力也相应较强，而布图设计权在创造性要求方面显然低于专利法的要求，因此其权利效力理所当然地应当低于专利法，而不应当与专利权相同，即不应当延伸到第三层次上。当然，布图设计权的创造性要求比起著作权又远高于独创性要求，因此布图设计权的效力应当强于著作权。具体地讲，著作权效力只能及于对作品的复制；而布图设计权的效力则不仅可及于对布图设计的复制，还可以延伸到对布图设计本身的商业利用，即第二层次。所以，当年发展中国家在WIPO《集成电路条约》谈判中的主张在理论上应当是成立的。中国虽然一直都不赞同美、日等国的主张，但为了同 WTO的相关规定保持一致，只得将布图设计权的效力强化到用集成电路组装的物品的商业利用，即第三层次。

    无论是著作权，还是专利权在法律上都受到一定的限制，布图设计权也不例外。中国的相关法律对于布图设计权的限制同国际上其他国家的规定并无大异。为个人目的或者单纯为评价、分析、研究、教学等目的而复制受保护的布图设计，比如为前述目的实施反向工程的行为；或者在前述反向工程的基础上，创作出具有独创性的布图设计的行为；以及对自己独立创作的与他人相同的布图设计进行复制或者将其投入商业利用的行为等均不属于侵犯布图设计权的行为等。[15]这类行为等同于著作权法中合理使用行为。此外，中国《集成电路布图设计保护条例》还就权利用尽等知识产权法中通行的权利限制类型作出了规定。[16]

    在中国《集成电路布图设计保护条例》中还明确规定了非自愿许可的相关条件和性质[17].即不仅将实施非自愿许可限定在国家处于紧急状态或者作为不正当竞争行为的救济措施的条件上，而且将这种许可方式界定为非独占的、有偿的。并且，当实施非自愿许可的条件一旦消失，该许可就应当被终止。这些规定同Trips协议以及《巴黎公约》中关于强制许可的规定基本一致[18].

    四、实施效果的评价

    中国的《集成电路布图设计保护条例》从起草到颁布大约经历了10年的历程，应该说在立法方面基本遵循了国际上的通行做法，但在该条例实施的头15个月里，国家知识产权局总共接到的布图设计权申请数量为245件[19]，平均每月不足17件。到目前为止，中国尚未见有依照该条例判决的案件。这种情况同专利法、著作权法等其他知识产权相关法律门庭若市的状态相比显然呈门可罗雀之状。但如果从世界范围着眼，这一现象并非中国特色。美国作为集成电路的制造大国，在其《半导体芯片保护法》颁布20年后的今天，诉至法院的案件也屈指可数。德国作为欧洲的技术大国，每年在其专利商标局登记的布图设计数量较之专利、商标的申请量也可谓小巫见大巫。所以中国的现状完全是正常状态。

    这种状态从反面提出了一个问题，即我们是否应当对现行知识产权立法的合理性进行反思？近20年来，国际知识产权立法可谓突飞猛进。第一个十年，完成了知识产权立法的总体框架；第二个十年，完全在立法上达到发达国家的立法水平。如此发展速度固然有国内经济技术进步在宏观上带来的动力，但在微观上这些年的立法似乎过分地强调一时一事的需求，而忽略了知识产权法内在的逻辑联系和产业发展的长远需求。比如，近10余年中发生在著作权法中的一系列事件，如计算机程序、技术措施、MP3、P2P等无不反映出这种倾向。如今，在集成电路新产品遍布于世的信息时代，集成电路布图设计的立法似乎只具有一种象征意义，人们并没有踊跃地选择这种保护模式。这并非因为大家不看重集成电路本身，相反产业界对于集成电路的重视程度与计算机程序完全相当。因为集成电路是计算机硬件的核心，人们不可能对集成电路技术漠不关心。人们冷落集成电路布图设计保护法的原因还在于现实的需求和已有的法律框架间存在差距。

    进入20世纪80年代后期，由于集成电路产品更新速度大大地加快，这从计算机CPU芯片的更新上得到充分地反映。面对如此更新速度，即使是简单地复制这类超大规模芯片的布图设计也难以跟上技术的更新速度。随着计算机辅助设计技术的普及，设计工作不再单纯采用人工设计，大量的设计工作通过工具软件直接生成。换言之，单纯复制布图设计未必能立即给复制者带来丰厚的利益。此外，集成电路产品的设计不再仅仅取决于布图设计图形，相关工艺设计在产品制造中也发挥着越来越重要的作用。这些技术因素的变化致使原有的法律保护模式有隔靴搔痒之感。这必然导致集成电路布图设计保护法被打入冷宫。当然，事物的发展是呈螺旋状态的，当技术发展到一定程度后还会呈现新的瓶颈。这时技术更新的速度会大大放慢。到这时复制布图设计在诸多因素中或许又会重新回到主导地位，到那时这种以前述“美国模式”为基础的法律的作用或许又会重新显现出来。

    五、结论

    中国的集成电路保护法在现阶段只具有象征意义，因为在中国现在的土壤中保护集成电路布图设计的需求尚不十分强烈。这一方面是因为中国的集成电路产业尚不够发达，另一方面也是因为目前的保护模式并不完全适应产业界的需求。但中国作为国际社会的一员，为了保持与国际社会的一致性仍然颁布了这一法规。这一事实本身也说明了中国希望融入国际社会的愿望和决心。另一方面，国际社会在创设知识产权制度中的新规则时，应当从过去的实践中总结经验教训，更全面、更客观地根据长远需求，而不是眼前利益决定制度的发展和进步……

    注释

    [1]本文根据2004年10月10日在中德知识产权研讨会上发言稿修改而成。

    [2]见中华人民共和国国务院令第300号。

    [3]中国《集成电路布图设计保护条例》第二条第一项规定：“集成电路，是指半导体集成电路，即以半导体材料为基片，将至少有一个是有源元件的两个以上元件和部分或者全部互连线路集成在基片之中或者基片之上，以执行某种电子功能的中间产品或者最终产品”。

    [4] 见Morton David Goldberg，Computer software and Chips（protection and Marketing） 1985一Volume one，Practising Law Institute，page 203；又见Alfred P.Meijboom International Semiconductor Chip Protection，International Computer Law Adviser  Dec.1988；以及美国法典第17编第9章第901、902条。

    [5]见美国法典第17编第9章。

    [6]见郭禾，《半导体集成电路知识产权保护》载《中国人民大学学报》2004年第1期，总103期。

    [7]见欧共体《关于半导体产品形貌结构法律保护的指令》（87/54）。

    [8]早在约20年前编写的《中国大百科全书??电子学与计算机》就以布图设计作为主词条。见《中国大百科全书??电子学与计算机》第55页。

    [9]见郭禾，《集成电路布图设计权—一种新型的知识产权》，载《知识产权》杂志，1992年第6期。

    [10]见中国《集成电路布图设计保护条例》第7条。

    [11]见TriPs第35、36条。见wIPO集成电路条约第3条第2项（a）、（b），美国《半导体芯片产品保护法》第902条（b）款。

    [12]见wIPO集成电路条约第3条第2项（a）、（b），美国《半导体芯片产品保护法》第902条（b）款。见欧共体《关于半导体产品形貌结构法律保护的指令》（87/54）。

    [13]见欧共体《关于半导体产品形貌结构法律保护的指令》（87/54）。

    [14]见TriPs协议第36条。

    [15]见中国《集成电路布图设计保护条例》第23条。

    [16]见中国《集成电路布图设计保护条例》第24条。

    [17]见中国《集成电路布图设计保护条例》第25一29条。

    [18]见Trips协议第37条第2款、第31条，巴黎公约第5条。

集成电路布图设计篇(2)

关键词：集成电路布图设计；独创性；反向工程。

1集成电路布图设计独创性

集成电路布图设计，简称布图设计（Layout Design），是制造集成电路产品中非常重要的一个环节。世界知识产权组织《集成电路知识产权保护条约》规定：布图设计是指集成电路中多个元件，其中至少有一个是有源器件和部分或全部集成电路互联的三维配置，或者是指为集成电路的制造而准备的这样的三维配置。三维配置可以体现独创性，按照我国《集成电路布图设计保护条列》第四条独创性是指“其创作者的智力劳动成果，并且在创作时，该布图设计在布图设计的创作者和集成电路制造者中不是公认的常规设计。”从这个定义可以看出满足独创性必须达到两个条件：1是在行为上，要求是其创作者运用自己智力的精心之作，即非抄袭的；2要得到业内人士公认不属于当时他们所认为的常规的设计。这两 个条件同时并存，后者是前者的结果。1

2 集成电路布图设计独创性的判断

美国发生过两起著名的布图设计侵权案例，Brooktree V Advanced Micro Devices案和Altera v. Clear Logic案。这两起案件对如何判断布图设计的独创性具有重要的指导意义。基本确立了“书面痕迹”和“实质相似”标准。在Brooktree案中原告Brooktree公司（以下简称B）称Advanced Micro Devices（以下简称AMD）公司剽窃了其布图设计中的核心单元，即带有 10 个晶体管的 SRAM，因此对 AMD公司提起侵权诉讼。AMD公司则认为只复制了上述掩膜作品的80%没有全部复制,并且其掩膜作品是在反向工程的基础上得出不构成侵权。在Alter案件中，Alter公司认为Clear Logic公司复制了其芯片中晶体管集群组件的位置布置。Clear Logic公司则认为芯片中晶体管集群组件的位置布置只是一种方法或概念，不受《芯片保护法》的保护，同时也以反向工程进行抗辩。

（一）实质相似标准。在Brooktree案中，地区法院在给陪审团的指示中写道：《半导体芯片保护法》不仅禁止对整个布图设计进行复制，而且禁止对布图设计的实质部分进行复制。最后陪审团根据地方法院指示的内容以及双方的争论、举证，认定了被告AMD的布图设计与原告Brooktree的布图设计实质相似，因此认定AMD构成侵权。法院还认为，盗用布图设计的实质部分就会构成侵权便会构成侵权，并不需要证明两个布图设计的每一个部分都相似。因此AMD的主张说只复制了80%，没有全部复制而不构成侵权并不成立。在Altera案件中，法院同样认为：“正如一个人抄袭了一本书的一章就能够构成侵权一样，一个人如果复制了一个布图设计相当重要的一部分也需要承担侵权责任。”Clear Logic的产品与Altera的三块集成电路布图设计构成实质相似，因此法院最后宣判Clear logic构成侵权。

(二) 书面痕迹标准。书面痕迹标准也称“辛苦和投入标准”标准，指在集成电路布图设计反向工程中对原设计进行分析和研究，并付出了大量的辛苦和投入并有自己的独创性智力劳动，那么这样的作品是受到法律保护。在Brooktree案中AMD指出，自己在开发过程中进行了很多投入，同时提供了书面痕迹来证明自己所进行的是反向工程而不是简单的复制，通过书面痕迹可以看出，AMD的却花费了很多的时间和精力来分析B的布图设计，但是并没有成功，AMD曾尝试设计过6个晶体管和 8 个晶体管结构的布图设计，但最终并没能正确分析出B布图设计核心单元使用的是10个晶体管的结构，AMD后来只是通过Brooktree另一家竞争公司的职员得知了这个结构。AMD在得知10个晶体管的结构后并没有进一步的实验便很快生产出与B实质相同的SRAM单元，法院最后认定AMD的确在某种程度上进行了独立的创作，但不能完全因此获得独创性，AMD并没有采取其他的可替代的晶体管配置，只是简单复制了B的布图设计，因此不能认定是反向工程不具有独创性。毫无疑问，书面痕迹对于被告来说确实是证明反向工程的最好证据，但是书面痕迹只能证明被告在研究、分析原告布图设计过程中所付出的辛苦和投入，如果过于注重书面痕迹，就会导致仅将反向工程的成立建立在被告所作的投入上。这样很有可能侵权者花费大量的时间和精力对先前布图设计进行了分析和研究产生了大量的书面痕迹，而目的只是为了生成在先布图设计的复制件，这与布图设计的立法保护目的是相违背的，立法目的在于促进竞争和科技创新，如果只是简单的进行了重复性的工作，没有自己的独创性劳动，这样的作品是不受到保护。因此书面痕迹只能作为分析和评价的证据，但是不能作为第二布图设计就具有独创性的这样一个结论。并且反向工程的目的是为了让竞争者提供第二来源的芯片，使与其在先的芯片兼容或者对现有的半导体技术做出改进。

(三)兼用标准。这种标准由Lee Hsu 提出，该标准在判断被控布图设计是否具有独创性时包含两个步骤。第一步，首先根据被告提出的文档和资料来判断被告在分析、评价先前布图设计中付出了多大的努力，如果被告不能提供资料和证据，那么他就不是在进行反向工程，反向工程不成立。第二步，如果被告成功证明了第一步，那么接下来还需要证明第二步，即证明自己的布图设计与原告的布图设计并不实质相同。也就是说要有设计者的智力创作劳动，与原设计有一点点的差异性，微小的差异性就能达到。这种标准实质相同的判断方法是：一个理性的专家站在被告的立场仅通过对原告的布图设计进行仔细分析便能够设计出在形状、功能上与原告布图设计兼容的布图设计，而不需要采用任何与原告布图设计实质相似的部分，那么这时如果被告采用了与原告布图设计实质相似的部分，则两个布图设计构成实质相同，反向工程不成立。2

这种标准的独特在于要借助专家证人的作证，法官不能独立判断，因为集成电路布图设计的产业特点，引入专家证人这是可取的，在专利侵权案件中也是经常引入专家证人才能更好的公正的解决案件。一方面对于集成电路领域的专家证人来说，在对原告的布图设计进行研究和分析之后，认为是否还有其他的途径来设计在性能，功能，和形状上相兼容的布图设计这是比较容易判断的，比完全从布图设计的元件摆放，连线来判断两个设计方面的差异来说，这方面的判断相对来说要容易得多；另一方面也减少了法官对集成电路布图设计专业领域不是很熟悉的困境，一般法官和陪审团对专业领域都不是很熟悉，这就需要借助专家证人的证词。

还有学者提出了性能优越标准和功能改进标准，这两种标准要求第二布图设计要比第一布图设计在性能上或者功能上更加优越或者有所改进，才能具有独创性。这种两种标准明显对反向工程提出了更高的要求，鉴于反向工程的一个重大目的是让市场提供与在先集成电路兼容的第二资源集成电路，从而使公众有所选择从中获益。而性能优越标准和功能改进标准对反向工程提出了更高的要求，部分违反了反向工程的立法目的。

王桂海 罗苏平 集成电路知识产权保护及司法鉴定探讨 [J]中国司法鉴定 2006（10）

2Lee Hsu: “Reverse Engineering Under The Semiconductor Chip Protection Act: Complications For Standard of Infringement”

集成电路布图设计篇(3)

集成电路布图设计纠纷也会越来越多，越来越复杂，专业人士如何既能充分研制创新集成电路，又不会轻易踩到侵犯知识产权的“红线”，是一个值得注意的问题。

本案中这近于1%的相似性能构成侵权么？二审法院将会如何判定？本律师根据二审判决就以下要点简单分析如下：

其一，鉴定机构的意见是否合理合法？

二审法院除明确鉴定机构和鉴定人员资质合法、鉴定程序合法外，重点说明了鉴定方法的合理性，即依据《集成电路布图设计保护条例》所确定的保护标准，比对是在双方集成电路布图设计的相似部分之间进行，而不是去比较两个完整的布图设计。

其二，双方的涉案芯片是否相同？

集成电路布图设计的创新空间有限，因此在“相同或实质性相似”的认定上应当采用较为严格标准。法院在明确“工艺不是布图”、“互联线路虽然是集成电路布图设计考量时的参考因素之一，但布图设计的侧重点更在于有源元件和元件与互连线路的三维配置”等原则后，依据本案证据认定，即使按 照严格的认定标准，双方芯片的集成电路布图设计仍有极小部分构成实质性相似。

其三，钜泉公司的“2个点”是否具有独创性？

钜泉公司已经对自己的“独创性”提供了权利登记证书，而且专利复审委经审查后也终止了撤销程序，鉴定机构的结论也表明其芯片中的“2个点”具有独创性。反之，锐能微公司提交的证据材料不足以证明其所称的“常规设计”之说，故法院认定钜泉公司“2个点”具有独创性。

其四，锐能微公司的行为是否侵犯钜泉公司的权利？

法院通过终审判决认定了即使是占整个集成电路布图设计比例很小的非核心部分布图设计，其独创性也应得到法律保护。

所以在本案中，锐能微公司未经许可直接复制了钜泉公司芯片布图设计中的“2个点”并进行商业销售，确实构成了侵权。

侵权方的代价是什么？法院该如何判断钜泉公司的损失呢？

因锐能微公司在法庭上拒绝提供相关财务资料，原审法院只能根据可查询到的信息来综合评判，比如其网站页面显示的销售数量，同时综合考虑了法院保全的锐能微公司部分发票、“2个点”所占布图面积及作用、锐能微公司钜泉公司受让了珠海炬力集成电路设计有限公司通过直接复制缩短了芯片研发时间而获得的市场竞争优势等情况，最终判决赔偿钜泉公司320万元。

一审法院关于赔偿数额的考虑是较为全面的，加之二审期间，两方上诉人亦未就损失赔偿事宜提供更多的证据，最终上海高院总体评价本案后作出了驳回上诉、维持原判的终审判决。

我国目前在保护集成电路布图设计方面的法律规定主要是《集成电路布图设计保护条例》和《集成电路布图设计保护条例实施细则》，其内容包括了布图设计权利专有权的界定、取得权利的流程、权利的确认与保护等方面。

下面本律师便就我国有关此权利的法律规定做一简单梳理：

布图设计专有权，是指通过申请注册后，依法获得的利用集成电路设计布图取得商业利益的权利。

（一）权利的主体

按照我国《集成电路布图设计保护条例》第3条的规定，中国自然人、法人或者其他组织创作的布图设计，依照本条例享有布图设计权；外国人创作的布图设计首先在中国境内投入商业利用的，依照本条例享有布图设计权；外国人创作的布图设计，其创作者所属国同中国签订有关布图设计保护协议或共同参加国际条约的，依照本条例享有布图设计权。

（二）客体条件

集成电路布图设计必须具备独创性。

布图设计应当是作者依靠自己的脑力劳动完成的，设计必须是突破常规的设计或者即使设计者使用常规设计但通过不同的组合方式体现出独创性时，均可以获得法律保护。

（三）权利人享有的权利

1.复制权，实际上是重新制作含有该布图设计的集成电路；

2.商业利用权，是指专有权人为商业目的而利用布图设计或含有布图设计的集成电路的权利。

（四）取得权利的方式和程序

目前，世界各国主要采取三种取得方式：自然取得，登记取得，使用与登记取得。大多数国家采取登记取得制。我国也采取登记制度，由国家知识产权行政部门负责受理权利人的申请文件；布图设计登记申请经初步审查，未发现驳回理由的，予以登记并公告。需要注意的是，未经登记的布图设计是不受法律保护的。

（五）权利的行使

1.布图设计权的转让

权利人将其全部权利转让给受让人所有，即本案中钜泉公司与原集成电路设计权人珠海炬力公司的权利转让行为。根据条例规定，转让布图设计权的，当事人应当订立书面合同，并向国务院知识产权部门登记并公告。

2.设计权的许可

权利人依据合同约定，在权利不转让的情况下，许可其他主体使用其布图设计权的行为，此类许可也应当订立书面合同，以避免今后权属出现争议。

（六）权利的保护

1.侵权行为

所谓布图设计的侵权，是指侵犯了布图设计人的权利，依法应当承担的法律责任。包括侵犯布图设计人的复制权和商业利用权。本案中，一审被告锐能微公司便是侵犯了钜泉公司的上述权利，被法院判决赔偿权利人公司损失的。

2.保护期限

集成电路布图设计篇(4)

关键词：版图设计；九天EDA系统；D触发器

Full-Custom Layout Design Based on the Platform

of Zeni EDA System

YANG Yi-zhong , XIE Guang-jun, Dai Cong-yin

（Dept. of Applied Physics, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China）

Abstract: Layout of D flip-flop based on some basic units such as inverter has been designed by using platform of Zeni EDA software system produced by China Integrated Circuit Design Center, adopting 0.6um Si-gate CMOS process, following a full-custom IC design flow of back-end, i.e. the construction of basic cell libraries, placement & routing and then layout verification, which is used for data collection unit. Layout design technique about elementary logic gate of digital circuit has been discussed in detail. The layout has been used in an IC. The result shows that design using Zeni EDA software system satisfies design requirement exactly.

Key words: layout design; Zeni EDA system; D flip-flop

1引言

集成电路（Integrated Circuit，IC）把成千上万的电子元件包括晶体管、电阻、电容甚至电感集成在一个微小的芯片上。集成电路版图设计的合理与否、正确与否直接影响到集成电路产品的最终性能[1]。目前，集成电路版图设计的EDA （ Electronic Design Automation）工具较多，但主流的集成电路版图设计的EDA工具价格昂贵，而我国自主开发的九天EDA系统，具有很高的性价比，为我们提供了理想的集成电路设计工具。

2基本概念

2.1 版图

版图是将三维的立体结构转换为二维平面上的几何图形的设计过程，是一组相互套合的图形，各层版图相应于不同的工艺步骤，每一层版图用不同的图案来表示。它包括了电路尺寸、各层拓扑定义等器件的相关物理信息，是设计者交付给代工厂的最终输出。

2.2 版图设计

它将电路设计中的每一个元器件包括晶体管、电阻、电容等以及它们之间的连线转换成集成电路制造所需要的版图信息。主要包括图形划分、版图规划、布局布线及压缩等步骤[2]。版图设计是实现集成电路制造的必不可少的环节，它不仅关系到集成电路的功能是否正确，而且会在一定程度上影响集成电路的性能、面积、成本与功耗及可靠性等[3]。版图设计是集成电路从设计走向制造的桥梁。

2.3 集成电路版图实现方法

集成电路版图实现方法可以分为全定制（Full-Custom）设计和半定制（Semi-Custom）设计[4]。半定制设计方法包括门阵列设计方法、门海设计方法、标准单元设计方法、积木块设计方法及可编程逻辑器件设计方法等。全定制设计方法是利用人机交互图形系统，由版图设计人员从每一个半导体器件的图形、尺寸开始设计，直至整个版图的布局和布线。全定制设计的特点是针对每一个元件进行电路参数和版图参数的优化，可以得到最佳的性能以及最小的芯片尺寸，有利于提高集成度和降低生产成本。随着设计自动化的不断进步，全定制设计所占比例逐年下降[5]。

3九天EDA系统简介

华大电子推广的应用的九天EDA系统是我国自主研发的大规模集成电路设计EDA工具，与国际上主流EDA系统兼容，支持百万门级的集成电路设计规模，可进行国际通用的标准数据格式转换，它已经在商业化的集成电路设计公司以及东南大学等国内二十多所高校中得到了应用，特别是在模拟和高速集成电路的设计中发挥了作用，成功开发出了许多实用的集成电路芯片[6]。其主要包括下面几个部分[7]：ZeniSE（ Schematic Editor）原理图编辑工具，它可以进行EDIF格式转换，支持第三方的Spice仿真嵌入； ） ZeniPDT （ Physical Design Tool）版图编辑工具；它能提供多层次、多视窗、多单元的版图编辑功能，同时能够支持百万门规模的版图编辑操作；ZeniVERI （ Physical Design Verification Tools）版图验证工具它可以进行几何设计规则检查（DRC） 、电学规则检查（ ERC） 及逻辑图网表和版图网表比较（LVS）等。

版图设计用到的工具模块是ZeniPDT，它具备层次化编辑和在线设计规则检查能力，并提供标准数据写出接口。其设计流程如图1所示[8]，

4设计实例

任何一个CMOS数字电路系统都是由一些基本的逻辑单元（非门、与非门、或非门等）组成，而基本单元版图的设计是基于晶体管级的电路图设计的。因而在版图设计中，主要涉及到如何设计掩膜版的形状、如何排列晶体管、接触孔的位置的安排以及信号引线的位置安排等。以下以一个用于数据采集的D触发器为例进行设计。

4.1 D触发器电路图及工作原理

D触发器电路图，如图2所示，此电路图是通过九天EDA系统工具的ZSE模块构建的，其基本工作原理是：首先设置CLB=1。当时钟信号CLK=0时，DATA信号通过导通的TG1进入主寄存器单元，从寄存器由于TG4的导通而形成闭合环路，锁存原来的信号，维持输出信号不变。当CLK从0跳变到1时，主寄存器单元由于TG2的导通而形成闭合回路，锁存住上半拍输入的DATA信号，这个信号同时又通过TG3经一个与非门和一个反相器到达Q端输出。当CLK再从1跳变到0时，D触发器又进入输入信号并锁存原来的输出状态。对于记忆单元有时必须进行设置，电路中的CLB信号就担当了触发器置0 的任务。当CLB=0时，两个与非门的输出被强制置到1，不论时钟处于0还是1，输出端Q均被置为0。

4.2 D触发器子单元版图设计

图2所示的D触发器由五个反相器、两个与非门、两个传输门和两个钟控反相器组成。选择适当的逻辑门单元版图，用这些单元模块构成D触发器。

对于全定制的集成电路版图设计，需要工作平台，包括设计硬件、设计使用的EDA软件以及版图设计的工艺文件和规则文件。此D触发器的设计硬件是一台SUN Ultra10工作站，设计软件是九天EDA系统，采用0.6um硅栅CMOS工艺。

CMOS反相器是数字电路中最基本单元，由一对互补的MOS管组成。上面为PMOS管（负载管），下面为NMOS管（驱动管）。由反相器电路的逻辑“非”功能可以扩展出“与非”、“或非”等基本逻辑电路，进而得到各种组合逻辑电路和时序逻辑电路。

在电路图中，各器件端点之间所画的线表示连线，可以用两条线的简单交叉来表示。但对于具体的物理版图设计，必须关心不同连线层之间物理上的相互关系。在硅CMOS工艺中，不能把N型和 P型扩散区直接连接。因此，在物理结构上必须有一种实现简单的漏极之间的连接方法。例如，在物理版图中至少需要一条连线和两个接触孔。这条连线通常采用金属线。可得如图3（a）所示的反相器的局部的符号电路版图。同理，可以通过金属线和接触孔制作MOS管源端连接到电源VDD和地VSS的简单连线，如图3（b）所示。电源线和地线通常采用金属线，栅极连接可以用简单的多晶硅条制作。图3（c）给出了最后的符号电路版图。

通过九天版图设计工具绘制的反相器版图如图4所示。其他基本单元的版图可依此建立。

4.3 D触发器版图设计

先建立一个名为DFF的库，然后把建立的各个单元版图保存在DFF库中，同时在库中建立名为dff的新单元。调用各子单元，并进行相应D触发器的版图布局，接着就是单元间的连线。主要用到的层是金属1、金属2和多晶硅进行连接布线。接触孔是用来连接有源区和金属1，通孔用来连接金属1和金属2，多晶硅和多晶硅以及相同层金属之间可以直接连接。版图设计完成后，再利用版图验证工具ZeniVERI对该版图进行了版图验证。最后，经过验证后D触发器的版图如图5所示。

5结语

在分析CMOS 0.6um设计规则和工艺文件后，采用九天EDA系统，以D触发器为例进行了版图设计。实践表明，九天EDA系统工具具有很好的界面和处理能力。该版图已用于相关芯片的设计中，设计的D触发器完全符合设计要求。

参考文献

[1] Chen A, Chen V, Hsu C. Statistical multi-objective optimization and its application to IC layout design for E-tests[C]. 2007 International Symposium on Semiconductor Manufacturing, ISSM - Conference Proceedings, 2007, 138-141.

[2] 程未, 冯勇建, 杨涵. 集成电路版图（layout） 设计方法与实例[J]. 现代电子技术, 2003, 26 （3） : 75-78.

[3] 王兆勇, 胡子阳, 郑杨. 自动布局布线及验证研究[J]. 微处理机, 2008,1:3132.

[4] 王志功, 景为平. 集成电路设计技术与工具[M]. 南京:东南大学出版社, 2007:6-11.

[5] Jan M. Rabaey, Anantha Chandrakasan, Borivoje Nikolic. 周润德译. 数字集成电路――电路、系统与设计（第二版）[M], 北京:电子工业出版社, 2006, 48-51.

[6] 易茂祥, 毛剑波, 杨明武等. 基于华大EDA软件的实验教学研究[J]. 实验科学与技术, 2006, 5:71-72.

[7] China Integrated Circuit Design Center. Zeni Manual Version 3.2, 2004.

[8] 施敏, 徐晨. 基于九天EDA系统的集成电路版图设计[J]. 南通工学院学报（自然科学版） , 2004, 3 （4）:101-103.

集成电路布图设计篇(5)

一、EDA技术的定义及构成

所谓EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统。它是以计算机为工作平台，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以EDA工具软件为开发环境，以大规模可编程逻辑器件PLD(ProgrammableLogicDevice)为设计载体，以专用集成电路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)、单片电子系统SOC(SystemOnaChip)芯片为目标器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程[J]。在此过程中，设计者只需利用硬件描述语言HDL(HardwareDescriptionlanguage)，在EDA工具软件中完成对系统硬件功能的描述，EDA工具便会自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。尽管目标系统是硬件，但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。

现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。EDA技术研究的对象是电子设计的全过程，有系统级、电路级和物理级各个层次的设计。EDA技术研究的范畴相当广泛，从ASIC开发与应用角度看，包含以下子模块：设计输入子模块、设计数据库子模块、分析验证子模块、综合仿真子模块和布局布线子模块等。EDA主要采用并行工程和“自顶向下”的设计方法，然后从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计，在方框图一级进行仿真、纠错，并用VHDL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证，最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。

二、EDA技术的发展

EDA技术的发展至今经历了三个阶段：电子线路的CAD是EDA发展的初级阶段，是高级EDA系统的重要组成部分。它利用计算机的图形编辑、分析和存储等能力，协助工程师设计电子系统的电路图、印制电路板和集成电路板图。它可以减少设计人员的繁琐重复劳动，但自动化程度低，需要人工干预整个设计过程。

EDA技术中级阶段已具备了设计自动化的功能。其主要特征是具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。其作用已不仅仅是辅助设计，而且可以代替人进行某种思维。

高级EDA阶段，又称为ESDA(电子系统设计自动化)系统。过去传统的电子系统电子产品的设计方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式，设计者先对系统结构分块，直接进行电路级的设计。EDA技术高级阶段采用一种新的设计概念：自顶而下(TOP-Down)的设计程式和并行工程(ConcurrentEngineering)的设计方法，设计者的精力主要集中在所设计电子产品的准确定义上，EDA系统去完成电子产品的系统级至物理级的设计。此阶段EDA技术的主要特征是支持高级语言对系统进行描述。可进行系统级的仿真和综合。

三、基于EDA技术的电子系统设计方法

1.电子系统电路级设计

首先确定设计方案，同时要选择能实现该方案的合适元器件，然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次仿真，包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析和瞬态分析。系统在进行仿真时，必须要有元件模型库的支持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。仿真通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线。在制作PCB板之前还可以进行后分析，包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析和可靠性分析等，并且可以将分析后的结果参数反标回电路图，进行第二次仿真，也称为后仿真，这一次仿真主要是检验PCB板在实际工作环境中的可行性。

可见，电路级的EDA技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前，就可以全面了解系统的功能特性和物理特性，从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段，不仅缩短了开发时间，也降低了开发成本。

2.系统级设计

系统级设计是一种“概念驱动式”设计，设计人员无须通过门级原理图描述电路，而是针对设计目标进行功能描述。由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以把精力集中于创造性概念构思与方案上，一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机后，EDA系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。

系统级设计的步骤如下：

第一步：按照“自顶向下”的设计方法进行系统划分。

第二步：输入VHDL代码，这是系统级设计中最为普遍的输入方式。此外，还可以采用图形输入方式(框图、状态图等)，这种输入方式具有直观、容易理解的优点。

第三步：将以上的设计输入编译成标准的VHDL文件。对于大型设计，还要进行代码级的功能仿真，主要是检验系统功能设计的正确性，因为对于大型设计，综合、适配要花费数小时，在综合前对源代码仿真，就可以大大减少设计重复的次数和时间，一般情况下，可略去这一仿真步骤。

第四步：利用综合器对VHDL源代码进行综合优化处理，生成门级描述的网表文件，这是将高层次描述转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系列进行的，所以综合的过程要在相应的厂家综合库支持下才能完成。综合后，可利用产生的网表文件进行适配前的时序仿真，仿真过程不涉及具体器件的硬件特性，较为粗略。一般设计，这一仿真步骤也可略去。

第五步：利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化和布局布线。:

第六步：将适配器产生的器件编程文件通过编程器或下载电缆载入到目标芯片FPGA或CPLD中。如果是大批量产品开发，通过更换相应的厂家综合库，可以很容易转由ASIC形式实现。

四、前景展望

21世纪将是EDA技术的高速发展时期，EDA技术是现代电子设计技术的发展方向，并着眼于数字逻辑向模拟电路和数模混合电路的方向发展。EDA将会超越电子设计的范畴进入其他领域随着集成电路技术的高速发展，数字系统正朝着更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系统级芯片(SoC，SystemonChip)方向发展，借助于硬件描述语言的国际标准VHDL和强大的EDA工具，可减少设计风险并缩短周期，随着VHDL语言使用范围的日益扩大，必将给硬件设计领域带来巨大的变革。

参考文献：

[1]谭会生，张昌凡.EDA技术及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.

集成电路布图设计篇(6)

【关键词】 PROTEL DXP 2004 原理图 印制电路板 设计 制版

一、电路原理图的设计

原理图设计是整个PCB工程的开始，是PCB文档设计与最后制版的基础。一般设计程序首先要根据实物的大小，电路的难易复杂程度来确定设计图纸的大小，建立工作界面的尺寸；之后从软件提供的元器件库中提取所需要的元器件放置到工作界面中并在提取元器件的时一并设置好元器件的参数，例如编号、元件封装定义等。如果软件所提供的元器件库中没有需要的元器件型号规格，就需要加载元件库亦或自己根据实物的具体大小和规格建立元器件库。在这些都准备妥当后，根据Protel DXP2004 提供的界面，用指令连接各个元器件的电气连接点，并对整个电路进行完整性信号分析，以此来确保整个电路原理图正确无误。1、电路板布局与规划。电路板的布局与规划主要目的就是确定电路板的层次结构，根据电路的复杂程度确定电路板的层数，内部电源层、接地层，信号层，丝印层颜色等。通过执行菜单命令Design＼Board Layers，在打开的对话框中可以控制各层的显示和各层颜色属性的设置。Protel DXP 2004中的PCB生成向导可以快捷的生成电路板文件，在逐步的设置过程中，定义PCB板的外形、尺寸（选择公制单位＼英制单位），最后在PCB项目中将默认生成PCB设计文件。在绘制或修改电路时，需要单击工作窗口底部层标签，在禁止布线层上绘制一个封闭的多边形，大小根据实际印制电路板大小而定。2、元器件选择。元器件的选择要根据设计要求，Protel DXP 2004软件之中的常用软件和连接插件都分布在两个常用的软件安装目录中：Library之下Miscellaneous Device Intlib和Miscellaneous Connectors Intlib两个元件库中。其他的元件按照元器件生产厂商进行了分类并提供丰富的原件集成库。3、元器件的布局。Protel DXP 2004提供了强大的自动布局功能，从原理图直接导进PCB文件的元器件通过放置元件菜单命令中的自动布局命令后，元件会按照分组布局和统计式布局来自动布局。其中统计式布局适用于元器件较多，连接比较复杂的布局式样，自动布局可以较快的将元器件放置到PCB板的合适位置，但从生产工艺来说此类方法并不是最佳的解决方案，大多数仍需要手动来布局。4、元器件之间的布线。PCB上元器件的连线讲究布线原则和技巧，元器件之间的连线应追求短而美观。绘制原理图时尽量做到细致的连接好每一个电气连接点。为了使自动布线时相对位置保持不变，完成布线后需要对原理图布线位置设置锁定，在菜单栏打开编辑栏，找到要锁定对象。5、填充和覆铜。填充具有导线功能和连接焊盘，在任何工作层面放置，填充后增加通过电流，增加焊盘牢固性，对散热量大的元器件可以起到加速散热作用。在菜单栏执行“放置”“矩形填充”命令可以完成填充。经过编辑操作调整填充区域，之后经过覆铜作业，提高电路板抗干扰能力和加强电路板的机械强度。

二、电路的仿真

仿真就是在计算机上通过软件来模拟具体电路的实际工作情况，并由此计算出给定条件下电路中各关键点的输出波形。电路的仿真成功与否取决于电路原理图、元器件模型的仿真属性、电路的网络表及其仿真设置因素。仿真时首先通过Analyses setup对话框设置仿真方式并指定要显示的数据。设置好仿真环境后单机OK按钮，系统自动进行电路仿真并显示分析结果。通过对仿真结果的分析设计者可以对电路进行合理的调整直到完全满意。最后将设计好的原理图通过打印输出以供制版使用。

三、印制电路板的工艺流程

1、单面制板流程。创建电路板项目原理图绘制生成PCB图覆铜板下料表面处理打印电路图热转印补缺腐蚀刻板去膜涂抹助焊剂、防氧化剂打孔焊接元件检查调试检验包装成品。2、双面制板流程。创建电路板项目原理图绘制生成PCB图双面覆铜板下料裁剪打孔检验、去毛刺刷洗电镀镀铜检验刷洗网印负性电路图形固化检验修板线路图形电镀电镀锡感光膜腐刻铜褪锡清洁刷洗网印阻焊图形常用热固化绿漆清洗干燥网印标记字符图形、固化外形加工清洗电气通断检查检验包装成品。

四、结束语

在集成电路发展的当代，计算机辅助技术CAD突飞猛进，熟练掌握Protel DXP 2004 软件将会极大的提高电子线路的设计效率和质量，要设计出一块优良的印制电路板需要不断学习和掌握软件的使用技巧。

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邮寄： 山西省运城市运城职业技术学院 杜玲云 电话 15035900932

参 考 文 献

[1]杨旭方.Protel DXP 实训教程.电子工业出版社. 2007

[2]李精华.用P rotel DXP 设计电路板的原理和方法.清华大学出版社.2008

集成电路布图设计篇(7)

关键词：无线抄表系统；集中器；nRF2401；智能小区

随着电子技术、计算机技术和通信技术的不断发展，各个行业的自动化进程正在逐渐加快，以至于在自动抄表中对数据采集的实时性、可靠性、信息量提出了更高的要求。目前的抄表系统主要有：有线抄表系统，掌上抄表系统和无线抄表系统。其中有线抄表系统增加了综合布线的费用和难度，降低了系统的应用灵活性，限制了有线抄表系统的推广和应用。掌上抄表系统需抄表部门用掌上抄表器抄取数据，因此降低了自动化程度。无线抄表系统采用无线收发设备传输数据，不需专门架线，系统结构简单，节省了人力和物力，相对有线抄表系统和掌上抄表系统有着更大的优势。本文提出了一种基于无线网络技术的无线抄表系统，重点研究了基于nRF2401的无线通信的集中器的设计，通过该集中器可以实现采集数据快速、可靠的传递。 文章内容：

无线抄表系统方案

智能小区无线抄表系统主要由三表数据采集终端、集中器和物业中心的计算机组成。三表数据采集终端和集中器(下层)，集中器和物业中心(上层)的计算机均采用星型结构。智能小区无线抄表系统结构如图1所示。

上层通过以nRF2401无线通信模块与分散在小区内各栋楼内集中器上的nRF2401无线通信模块相连接，形成1对多的连接形式，实现集中器和小区物业中心的计算机的实时在线连接。下层通信包括集中器通过无线方式对三表数据的采集、存储、转发，以及转发上位机下达的指令和对三表进行控制操作等。集中器是整个无线抄表系统的通信桥梁，它的工作情况决定了系统的可靠性和稳定性，其实现功能有：每个月按约定时间循环查询终端三表的数据，并把采集到的数据进行累加保存起来，当接收到物业中心的计算机的采集命令后，立即打包数据并传送；也可主动向物业中心的计算机发送数据、报告紧急情况等。

集中器硬件设计

在无线抄表系统中，集中器处于信息传递通路的中间位置，该系统中的集中器采用无线方式传输数据，是整个系统的核心。无线数据集中器主要有无线数据传输模块nRF2401、外部存储单元、本地通信接口、微处理器(MCU)和电源模块等组成。数据集中器硬件结构框图如图2所示，数据集中器电路原理图如图3所示。

考虑到无线数据集中器的低功耗、经济高效、性能稳定、接口电路简单和自动化程度高等特点，因此选择合适的电路芯片至关重要。

无线数据传输模块nRF2401

nRF2401是挪威Nordic公司的单片2.4GHz无线收发一体芯片。它将射频、8051MCU、9通道12位ADC、元件、电感和滤波器全部集成到单芯片中，可提供ShockBurst、DuoCeiver、片上CRC以及地址计算编码等功能。nRF2401无线收发一体芯片和蓝牙一样，都工作在2.4GHz自由频段。nRF2401支持多点间通信，最高传输速率超过1Mbit／s，而且比蓝牙具有更高的传输速度。与蓝牙不同的是，户透明，同种产品之间可以自由通信。更重要的是，nRF2401比蓝牙产品更便宜。所以nRF2401是业界体积最小、功耗最少、元件最少的低成本射频系统级芯片。

电源模块

在集中器电路中电源是能源中心，在集中器中起着非常重要的作用，特别是在无线通信系统中，电源不光是能源的基地，它也直接影响通信的质量。器件对加到输入引脚或输出引脚的电压通常是有限制的。这些引脚由二极管或分离元件接到Vcc。如果接入的电压过高，电流将会通过二极管或分离元件流向电源。例如3V器件的输入端接上5V信号，则5V电源将会向3V电源充电，持续的电流将会损坏二极管和电路元件。在等待或掉电方式时3V电源降落到0V，大电流将流到地，这使总线上的高电平电压被下拉到地。这些情况将引起数据丢失和元件损坏。由于本集中器系统所采用的芯片需用+3V或+5V的直流供电，所以在电源部分首先使用AC-DC模块将220V交流电转化为+5V的直流电，在该系统中，选用专为通信控制芯片提供转换电压的LM1117为转换芯片，它具有功耗低，体积小等优点。又因为电压中含有许多高频干扰源，这些高频成分很容易经过电源进入通信系统中。另外系统自身的发送频率也会经过电源感应反馈到通信系统造成干扰。因而在电源电路中加入220gH的电感，与并入多个不同容值的电容所构成的滤波电路来抑制各种高频信号。使集中器能够得到稳定可靠且低干扰的电源，保证其可靠运行。该电源的电路原理图如图4所示。

集中器电路设计注意事项

射频部分的电路设计是集中器设计的重点与难点，也是集中器设计成功的关键。抗干扰设计直接关系到射频性能和整个集中器的运转情况。在射频部分布线时，合理的布局与布线及采用多层板既是布线所必须的也是降低电磁干扰提高抗干扰能力的有效手段。

布线时需要注意以下几点：一是射频部分电路没有用做布线的面积均需用铜填充并连接到地，以提供RF屏蔽达到有效抗干扰的目的，二是nRF2401芯片底部应接地，为了降低延迟、减少串扰，确保高频信号的传输，要使用多个接地过孔将nRF2401芯片底部和地层相连，三是尽可能地减少串扰，减少分布参数的影响，器件要紧密地分布在nRF2401的四周，并使用较小封装。

集中器软件设计

集中器的主要任务是完成与小区物业中心和三表数据采集终端的通信。集中器的通信包括两部分：与小区物业中心的计算机通过nRF2401无线通信模块与集中器进行通信；集中器通过nRF2401无线通信模块与三表数据采集终端进行通信。集中器主程序流程图如图5所示。

在集中器与小区物业中心和三表数据采集终端的无线数据传输中，数据必须进行规定格式的处理才能有效的降低数据传输过程中的误码率。本系统采用的数据包格式由数据序列号、目标地址、源地址、所发数据长度、数据正文及校验码组成，发送时的数据包格式(见图6)。

当接收端收到一个数据包后，向发送端发送确认信号，若校验无误，则开始判断过程之后对该数据包进行处理。在数据包前加数据序列号是为了及时的发现丢包、漏包的现象。