IC芯片小小一个,设计起来非常磨练工程师的技能,同时也磨练着公司的生产实力。那工程师们在设计一颗 IC 芯片时,究竟有哪些步骤呢?设计流程可以大略分成如下。
首先,制订目标:在ic芯片方案设计设计中,最主要的步骤便是规格制订。这个步骤就像是在设计建筑前,先决定要几间房间、浴室,有什么建筑法规须要遵守,在确定好所有的功能之后再进行设计。这一步紧张是为了确定芯片的利用目的和效能,在大方向做出设定, 避免再花后续修正等问题。
接着是查看有哪些协定要符合,像无线网卡的芯片就须要符合 IEEE 802.11 等规范,不然,这芯片将无法和市情上的产品相容,使它无法和其他设备连线。末了则是确立这颗 IC 的制作方法,将不同功能分配身分歧的单元,并确立不同单元间贯串衔接的方法,如此便完成规格的制订。

设计完规格后,接着便是设计芯片的细节了。这个步骤就像初步记下建筑的方案,将整体轮廓描述出来,方便后续制图。在 IC 芯片中,便是利用硬体描述措辞(HDL)将电路描写出来。常利用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等,藉由程式码便可轻易地将一颗 IC 的功能表达出来。接着便是检讨程式功能的精确性并持续修正,直到它知足期望的功能为止。
有了完全方案后,接下来便是画出平面的设计蓝图。在 IC 设计中,逻辑合成这个步骤便是将确定无误的 HDL code,放入电子设计自动化工具(EDA tool),让电脑将 HDL code 转换成逻辑电路,产生如下的电路图。之后,反复地确定此逻辑闸设计图是否符合规格并修正,直到功能精确为止。
末了,将合成完的程式码再放入另一套 EDA tool,进行电路布局与绕线(Place And Route)。在经由不断的检测后,便会形成如下的电路图。图中可以看到蓝、红、绿、黄平分歧颜色,每种不同的颜色就代表着一张光罩。至于光罩究竟要如何利用呢?
首先,目前已经知道一颗IC会产生多张的光罩,这些光罩有高下层的分别,每层有各自的任务。下图为大略的光罩例子,以积体电路中最基本的元件 CMOS 为范例。
上图中,左边便是经由电路布局与绕线后形成的电路图,在前面已经知道每种颜色便代表一张光罩。右边则是将每张光罩放开的样子。制作时便由底层开始,逐层制作,末了便会产生期望的芯片了。
至此,大家对付芯片方案设计该当有初步的理解,整体看来就很清楚IC芯片方案设计是一门非常繁芜的专业,也多亏了电脑赞助软体的成熟,让芯片的设计得以加速。芯片设计厂十分依赖工程师的聪慧,这里所述的每个步骤都有其专门的知识,像是撰写硬体描述措辞就不纯挚的只须要熟习程式措辞,还须要理解逻辑电路是如何运作、如何将所需的演算法转换成程式、合成软体是如何将程式转换成逻辑闸等问题,没有一定实力的厂商是无法完成这一系列动作的。