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一文读懂IC设计/晶圆/纳米制程/封装都是啥

一文读懂IC设计/晶圆/纳米制程/封装都是啥

本文摘要:大家都是电子行业的人,对芯片,对各种PCB都理解不少,但是你告诉一个芯片是怎样设计出来的么?你又告诉设计出来的芯片是怎么生产出来的么?看过这篇文章你就有大约的理解。 简单繁复的芯片设计流程 芯片生产的过程就如同用乐高盖房子一样,再行有晶圆作为地基,再行层层往上叠的芯片生产流程后,就可生产量适当的IC芯片(这些不会在后面讲解)。 然而,没设计图,享有再行强劲生产能力都没用,因此,建筑师的角色非常最重要。但是IC设计中的建筑师到底是谁呢?本文接下来要针对IC设计做到讲解。

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大家都是电子行业的人,对芯片,对各种PCB都理解不少,但是你告诉一个芯片是怎样设计出来的么?你又告诉设计出来的芯片是怎么生产出来的么?看过这篇文章你就有大约的理解。  简单繁复的芯片设计流程  芯片生产的过程就如同用乐高盖房子一样,再行有晶圆作为地基,再行层层往上叠的芯片生产流程后,就可生产量适当的IC芯片(这些不会在后面讲解)。

然而,没设计图,享有再行强劲生产能力都没用,因此,建筑师的角色非常最重要。但是IC设计中的建筑师到底是谁呢?本文接下来要针对IC设计做到讲解。  在IC生产流程中,IC多由专业IC设计公司展开规划、设计,看起来联发科、高通、Intel等著名大厂,都自行设计各自的IC芯片,获取有所不同规格、效能的芯片给下游厂商自由选择。因为IC是由各厂自行设计,所以IC设计十分倚赖工程师的技术,工程师的素质影响着一间企业的价值。

然而,工程师们在设计一颗IC芯片时,到底有那些步骤?设计流程可以非常简单分为如下。    设计第一步,制定目标  在IC设计中,最重要的步骤就是规格制订。这个步骤就看起来在设计建筑前,再行要求要几间房间、浴室,有什么建筑法规必须遵从,在确认好所有的功能之后在展开设计,这样才不必再行花上额外的时间展开先前改动。IC设计也必须经过类似于的步骤,才能保证设计出来的芯片会有任何差错。

  规格制订的第一步乃是确认IC的目的、效能为何,对大方向做到原作。接着是查看有哪些协议要合乎,像无线网卡的芯片就必须合乎IEEE802.11等规範,不然,这芯片将无法和市面上的产品兼容,使它无法和其他设备连线。最后则是奠定这颗IC的实作方法,将有所不同功能分配成有所不同的单元,并奠定有所不同单元间联结的方法,如此之后已完成规格的制订。

  设计完了规格后,接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像可行性记下建筑的规画,将整体轮廓描绘出来,便利先前制图。在IC芯片中,乃是用于硬体描述语言(HDL)将电路描写出来。

经常用于的HDL有Verilog、VHDL等,藉由程式码之后可只能地将一颗IC地功能表达出来。接着就是检查程式功能的正确性并持续改动,直到它符合希望的功能为止。    ▲32bits加法器的Verilog范例。

  有了电脑,事情都显得更容易  有了原始规画后,接下来乃是所画出有平面的设计蓝图。在IC设计中,逻辑制备这个步骤乃是将确认正确性的HDLcode,放进电子设计自动化工具(EDAtool),让电脑将HDLcode转换成逻辑电路,产生如下的电路图。之后,反覆的确认此逻辑闸设计图否合乎规格并改动,直到功能准确为止。

    ▲掌控单元制备后的结果。  最后,将制备完了的程式码再行放进另一套EDAtool,展开电路布局与绕线(PlaceAndRoute)。

在经过大大的检测后,之后不会构成如下的电路图。图中可以看见蓝、白、蓝、朱等有所不同颜色,每种有所不同的颜色就代表着一张光罩。

至于光罩到底要如何运用呢?  ▲常用的逻辑芯片-FFT芯片,已完成电路布局与绕线的结果。  层层光罩,叠起一颗芯片  首先,目前早已告诉一颗IC不会产生多张的光罩,这些光罩有上下层的分别,每层有各自的任务。右图为非常简单的光罩例子,以积体电路中最基本的元件CMOS为範例,CMOS全取名为互补式金属氧化物半导体(Complementarymetalndash;oxidendash;semiconductor),也就是将NMOS和PMOS两者做到融合,构成CMOS。至于什么是金属氧化物半导体(MOS)?这种在芯片中普遍用于的元件较为无以解释,一般读者也较难搞清楚,在这裡就不多特细究。

  右图中,左边就是经过电路布局与绕线后构成的电路图,在前面早已告诉每种颜色之后代表一张光罩。右边则是将每张光罩摊开的样子。

制作是,之后由底层开始,依从上一篇IC芯片的生产中所托的方法,逐级制作,最后之后不会产生希望的芯片了。    自此,对于IC设计应当有可行性的理解,整体显然就很确切IC设计是一门非常复杂的专业,也好在了电脑辅助软体的成熟期,让IC设计以求加快。IC设计厂十分倚赖工程师的智慧,这裡所述的每个步骤都有其专门的科学知识,均可独立国家出多门专业的课程,看起来编写硬体描述语言就不全然的只必须熟知程式语言,还必须理解逻辑电路是如何运作、如何将必需的演算法转换成程式、制备软体是如何将程式转换成逻辑闸等问题。

  其中主要半导体设计公司有英特尔、高通、博通、英伟达、恩爱、赛灵思、Altera、联发科、海思、展讯、中兴微电子、华大、大唐、智芯、敦泰、士兰、中星、格科等。


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