ic芯片方案設計流程你知道多少？

昨天的文章中金譽(yù)半導體就提到了，芯片制作的第一個(gè)步驟就是制定芯片方案設計，只有把芯片的內部制造方案設計出來(lái)后，才能根據這個(gè)方案一步步完成。目前有很多專(zhuān)業(yè)的IC芯片方案設計公司，如Intel、聯(lián)發(fā)科、高通等，金譽(yù)半導體也是擁有芯片方案設計團隊的公司，可以根據不同要求制定，制定出滿(mǎn)足期望功能的芯片。

IC芯片小小一個(gè)，設計起來(lái)非?？简灩こ處煹募夹g(shù)，同時(shí)也考驗著(zhù)公司的生產(chǎn)實(shí)力。那工程師們在設計一顆 IC 芯片時(shí)，究竟有哪些步驟呢？設計流程可以簡(jiǎn)單分成如下。

首先，制定目標：在ic芯片方案設計設計中，最重要的步驟就是規格制定。這個(gè)步驟就像是在設計建筑前，先決定要幾間房間、浴室，有什么建筑法規需要遵守，在確定好所有的功能之后在進(jìn)行設計。這一步主要是為了確定芯片的使用目的和效能，在大方向做出設定， 避免再花后續修改等問(wèn)題。

接著(zhù)是察看有哪些協(xié)定要符合，像無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的芯片就需要符合 IEEE 802.11 等規范，不然，這芯片將無(wú)法和市面上的產(chǎn)品相容，使它無(wú)法和其他設備連線(xiàn)。最后則是確立這顆 IC 的實(shí)作方法，將不同功能分配成不同的單元，并確立不同單元間連結的方法，如此便完成規格的制定。

設計完規格后，接著(zhù)就是設計芯片的細節了。這個(gè)步驟就像初步記下建筑的規畫(huà)，將整體輪廓描繪出來(lái)，方便后續制圖。在 IC 芯片中，便是使用硬體描述語(yǔ)言（HDL）將電路描寫(xiě)出來(lái)。常使用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等，藉由程式碼便可輕易地將一顆 IC 地功能表達出來(lái)。接著(zhù)就是檢查程式功能的正確性并持續修改，直到它滿(mǎn)足期望的功能為止。

▲32 bits 加法器的 Verilog 范例

有了完整規畫(huà)后，接下來(lái)便是畫(huà)出平面的設計藍圖。在 IC 設計中，邏輯合成這個(gè)步驟便是將確定無(wú)誤的 HDL code，放入電子設計自動(dòng)化工具（EDA tool），讓電腦將 HDL code 轉換成邏輯電路，產(chǎn)生如下的電路圖。之后，反覆的確定此邏輯閘設計圖是否符合規格并修改，直到功能正確為止。

▲控制單元合成后的結果

最后，將合成完的程式碼再放入另一套 EDA tool，進(jìn)行電路布局與繞線(xiàn)（Place And Route）。在經(jīng)過(guò)不斷的檢測后，便會(huì )形成如下的電路圖。圖中可以看到藍、紅、綠、黃等不同顏色，每種不同的顏色就代表著(zhù)一張光罩。至于光罩究竟要如何運用呢？

▲常用的演算芯片-FFT芯片，完成電路布局與繞線(xiàn)的結果

首先，目前已經(jīng)知道一顆IC會(huì )產(chǎn)生多張的光罩，這些光罩有上下層的分別，每層有各自的任務(wù)。下圖為簡(jiǎn)單的光罩例子，以積體電路中最基本的元件 CMOS 為范例。

上圖中，左邊就是經(jīng)過(guò)電路布局與繞線(xiàn)后形成的電路圖，在前面已經(jīng)知道每種顏色便代表一張光罩。右邊則是將每張光罩攤開(kāi)的樣子。制作時(shí)便由底層開(kāi)始，逐層制作，最后便會(huì )產(chǎn)生期望的芯片了。

至此，大家對于芯片方案設計應該有初步的了解，整體看來(lái)就很清楚IC芯片方案設計是一門(mén)非常復雜的專(zhuān)業(yè)，也多虧了電腦輔助軟體的成熟，讓芯片的設計得以加速。芯片設計廠(chǎng)十分依賴(lài)工程師的智慧，這里所述的每個(gè)步驟都有其專(zhuān)門(mén)的知識，像是撰寫(xiě)硬體描述語(yǔ)言就不單純的只需要熟悉程式語(yǔ)言，還需要了解邏輯電路是如何運作、如何將所需的演算法轉換成程式、合成軟體是如何將程式轉換成邏輯閘等問(wèn)題，沒(méi)有一定實(shí)力的廠(chǎng)商是無(wú)法完成這一系列動(dòng)作的。