终于有人讲透了芯片设计流程!(电子人必读)

 产品系列     |      2021-10-16 11:59

规格拟定的第一步即是确定 IC 的目标、效能为何,对大偏向做设定。接着是察看有哪些协定要切合,像无线网卡的芯片就需要切合 IEEE 802.11 等类型,否则,这芯片将无法和市面上的产物相容,使它无法和其他设备连线。最后则是确立这颗 IC 的实作要领,将差异成果分派成差异的单位,并确立差异单位间连结的要领,如此便完陈规格的拟定。

设计完规格后,接着就是设计芯片的细节了。这个步调就像劈头记下修建的规画,将整体表面描画出来,利便后续制图。在 IC 芯片中,即是利用硬体描写语言(HDL)将电路形貌出来。常利用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等,藉由程式码便可等闲地将一颗 IC 地成果表达出来。接着就是查抄程式成果的正确性并一连修改,直到它满意期望的成果为止。

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▲ 32 bits 加法器的 Verilog 典型

有了电脑,工作都变得容易

有了完整规画后,接下来即是画出平面的设计蓝图。在 IC 设计中,逻辑合成这个步调即是将确定无误的 HDL code,放入电子设计自动化东西(EDA tool),让电脑将 HDL code 转换成逻辑电路,发生如下的电路图。之后,反覆简直定此逻辑闸设计图是否切合规格并修改,直到成果正确为止。

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▲ 节制单位合成后的功效

最后,将合成完的程式码再放入另一套 EDA tool,举办电路机关与绕线(Place And Route)。在颠末不绝的检测后,便会形成如下的电路图。图中可以看到蓝、红、绿、黄等差异颜色,每种差异的颜色就代表着一张光罩。至于光罩毕竟要如何运用呢?

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▲ 常用的演算芯片- FFT 芯片,完成电路机关与绕线的功效

层层光罩,叠起一颗芯片

首先,今朝已经知道一颗 IC 会发生多张的光罩,这些光罩有上基层的别离,每层有各自的任务。下图为简朴的光罩例子,以积体电路中最根基的元件 CMOS 为典型,CMOS 全名为互补式金属氧化物半导体(Complementary metal–oxide–semiconductor),也就是将 NMOS 和 PMOS 两者做团结,形成 CMOS。至于什么是金属氧化物半导体(MOS)?这种在芯片中遍及利用的元件较量难说明,一般读者也较难弄清,在这里就不多加细究。

下图中,左边就是颠末电路机关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摊开的样子。建造是,便由底层开始,依循上一篇 IC 芯片的制造中所提的要领,逐层建造,最后便会发生期望的芯片了。

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至此,对付 IC 设计应该有劈头的相识,整体看来就很清楚 IC 设计是一门很是巨大的专业,也多亏了电脑帮助软体的成熟,让 IC 设计得以加快。IC 设计厂十分依赖工程师的伶俐,这裡所述的每个步调都有其专门的常识,皆可独立成多门专业的课程,像是撰写硬体描写语言就不光纯的只需要熟悉程式语言,还需要相识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。

主要半导体设计公司有:

英特尔、高通、博通、英伟达、完满、赛灵思、Altera、联发科、海思、展讯、中兴微电子、华泰半导体、大唐半导体、士兰微、中星微电子等。

什么是晶圆?

在半导体的新闻中,老是会提到以尺寸标示的晶圆厂,如 8 寸或是 12 寸晶圆厂,然而,所谓的晶圆到底是什么对象?个中 8 寸指的是什么部门?要产出大尺寸的晶圆制造又有什么难度呢?以下将慢慢先容半导体最重要的基本——「晶圆」到底是什么。

晶圆(wafer),是制造各式电脑芯片的基本。我们可以将芯片制造相比成用乐高积木盖屋子,藉由一层又一层的堆叠,完本钱身期望的造型(也就是各式芯片)。然而,假如没有精采的地基,盖出来的屋子就会歪来歪去,不合本身所意,为了做出完美的屋子,便需要一个平稳的基板。对芯片制造来说,这个基板就是接下来将描写的晶圆。