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电子行业人士带你入行之芯片设计小白篇

已有 164 次阅读2016-6-17 09:05 |个人分类:行业资讯| 关键词: 电子元器件, IC芯片设计, IC芯片制作, 芯易网

电子行业人士对芯片封装都非常熟悉,甚至是非常专业。但是你知道芯片到底是什么吗?它到底是怎么样产生的呢?在这里你只需要花三分钟的时间就能全部了解啦!

什么是芯片?看下图:

如果银河系是电子产品,那么地球就是一个芯片,它实际上是一个带有集成电路(芯易网)的硅片。

芯片复杂的生产设计流程

芯片的生产设计流程比较复杂,简单来说就像拿积木“砌”房子:以晶圆为地基,再从这个基础上层层叠高。当然,和盖房子一样,要制造芯片首先得有设计图,这就要看IC设计师的功力了(类似于建筑工程师)。因此,IC芯片的质量也大部分依赖于IC设计工程师的技术

通常,IC设计工程师设计芯片会将流程简单分为以下部分:

在电子行业内,除了高通、Intel、联发科等少数几个大厂,是自行设计IC芯片,其余大部分的中下游厂商IC设计都是外包(打包给专业的IC设计公司/团队)。

设计步骤一:目标制定

制定目标是IC设计中最重要的一步。它是确定芯片的大概框架,比如在建房子的时候,规划好房间、厨房、阳台、卫浴等等;在确定好之后才能进行下一步的设计,这也保证了在后续的工作中减少额外的修改时间。

芯片的大方向设定包括IC要用来做什么、能效怎么样等,还要了解符合哪些协定(比如无线网卡的芯片就需要IEEE802.11协议),否则就很难和其他设备兼容。最后才是确定这颗芯片的功能用法,分别把功能分配到适合的单元上,并确立单元之间的连结方法,这样规格的制定就算完成啦。

上面的准备工作完成后,接下来就是IC设计的细节部分—画图。就像建筑的设计图一样,把整体思路通过图片描绘(轮廓)出来。要把电路描写出来就要用到HDL(硬体描述语言,比如VHDLVerilog等),就这样,IC芯片的功能就被程式码轻易地表达出来。

紧接着,程式功能需要检查(正确性),并持续修改,直到其功能满足设计者们的期望值。

设计步骤二:画出芯片设计蓝图

规划完成后,就到了画出设计蓝图。首先要进行逻辑合成:把确定正确性的HDL code放入EDA tool(电子设计自动化工具)里面,转化成逻辑电路(如下图)。然后确定这里的逻辑闸设计图是不是符合规格,如果不符合就修改直至正确为止。

合成完成后,将程式码放进另一套电子设计自动化工具(EDA tool)里面,进行place and route(电路布局与绕线)。在检测的过程中,里面的电路图会出现黄、蓝、绿中带点红的显像;这是设备出问题了吗?不,这些颜色都各自代表着一张光罩。

光罩层层叠起,组成一颗芯片

一颗芯片里面包含了很多张的光罩,这些光罩层层叠加,处于不同位置的光罩有属于自己的“使命”。以一组比较简单的元件CMOS(如下图)为例,CMOS全名为Complementary metal–oxide–semiconductor(互补式金属氧化物半导体),是将PMOSNMOS合成的。从这个CMOS的平面蓝图可以看出,右边从底层开始,依照上面提到的芯片设计制作的方法逐一制作而成(左边图),这就是最后我们看到的最终结果—芯片。

对于IC芯片的设计介绍,就到此为止,相信大家都有了初步的了解。总的来说IC设计制造是一项非常专业的工作,其每一个步骤都能成为一门或多门独立的学科。


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