电脑IC是什么


什么是IC?

IntegratedCircuit,即集成电路,IC行业简单理解为芯片行业/半导体行业。

IC按功能可分为:数字IC、模拟IC、微波IC等IC。

数字IC是传输、加工和处理数字信号的芯片,分为通用数字IC和专用数字IC,也是应用最广泛、发展最快的芯片品种。

一般IC是指用户多、适用范围广、存储器(DRAM)、微处理器(MPU)、微处理器(MCU)等标准电路。

专用IC(ASIC),即字面意思,专为某一用途或领域设计的IC芯片。

芯片分为两种输出模式。

1.IC制造商(IDM)自行设计,由自己的工业线进行加工、包装、测试。

2.IC设计公司(Fabless)与IC制造公司(Foundry)相结合,设计公司将最终确定的物理版图交给Foundry加工制造,包装试验交给下游厂家。

二、芯片设计全过程及岗位设置。

什么是上游设计,什么是下游封测,什么是fabless,什么是PE,这些问题在不了解芯片行业的同学眼里基本都是抹黑的。

1.IC设计公司(海思.兰起.寒武纪)

市场部:用户和市场需求由市场专员和项目经理确定。

IC设计:由IC设计工程师参与,包括架构师、前端设计、功能验证、dft、后端设计、版图设计。

2.晶圆厂(台积电.中芯国际等公司,即fab厂)-晶圆制造。

大多数材料专业的学生最终都要去fab厂,做的大致是PE和PIE。

3.封装试验。

包装工程师。ATE测试工程师。

从上游设计到下游密封测试,工作环境和工资是从上到下的比较。芯片设计30W年薪朝九晚六,Fab厂PE20W年薪三班倒,判断力较高。

三、数字IC设计全过程。

前端设计流程。

1.需求分析及规格制定。

对于市场调研,找出芯片需要什么功能。

芯片规格,就像功能列表一样,是客户对芯片设计公司的设计要求,包括芯片的具体功能和性能要求。

2.架构设计与算法设计。

根据客户提出的规格要求,对某些功能进行算法设计,提出设计解决方案,具体实现架构,划分模块功能。

3.RTL逻辑设计。

使用硬件描述语言(Verilog)用代码描述模块功能,即通过硬件语言描述实际硬件电路功能,形成RTL(寄存器传输级)代码。

4.功能仿真(功能验证)

仿真验证是检验编码设计的正确性,可以理解为验证是设计纠错的存在,是验证价值的体现。

如果没有发现一个小问题,可以直接去后端设计。如果流量最终失败,损失将是巨大的。因此,好的IC设计公司一般设计验证比例为1:3。

5.逻辑综合——LogicSynthesis。

逻辑综合是一个更灵活的环节,有时在前端,有时在后端,不同的公司有不同的安排。

通过仿真验证,进行逻辑综合。逻辑综合是将HDL代码翻译成门级网表netlist。

综合需要设置约束条件,即您希望综合电路在面积、时序等目标参数上达到的标准。

6.静态时序分析-STA。

静态时序分析,验证类别,主要是在时序上验证电路,检查电路是否有违规建立时间和维护时间(holdtime)。

这是数字电路的基本知识。当寄存器违反这两个时序时,没有办法正确地取样和输出数据,因此基于寄存器的数字芯片功能肯定会出现问题。

7.形式验证-Formality。

验证类别,是从功能上(STA是时序上)对综合网表进行验证。

为了保证原HDL描述的电路功能在逻辑综合过程中没有改变。

后端设计流程。

1.DFT可测性设计。

芯片通常有自己的测试电路,DFT的目的是在设计时考虑未来的测试。

2.布局规划(FlorPlan)

布局规划是将芯片放置在宏单元模块中,确定IP模块、RAM、I/O引脚等各种功能电路的位置。布局规划可以直接影响芯片的最终面积。

3.时钟树综合-CTS。

简单来说,就是时钟的布线。由于时钟信号在数字芯片中的整体指挥作用,其分布应对称连接到每个寄存器单元,使时钟从同一时钟源到达每个寄存器时,时钟延迟差最小。

这也是时钟信号需要单独布线的原因。

4.布线(Place&Route)

这里的布线是普通信号布线,包括各种标准单元(基本逻辑门电路)之间的布线。

例如,我们通常听到的0.13um工艺,或90nm工艺,实际上是这里金属布线能达到的最小宽度,微观上就是MOS管的沟长。

5.提取寄生参数。

由于导线本身的电阻和相邻导线之间的相互感应,耦合电容器会在芯片内部产生信号噪声、串扰和反射。

这些效应会产生信号完整性问题,导致信号电压波动和变化,如果严重的话会导致信号失真错误。

6.版图物理验证。

验证完成布线的物理版图的功能和时序。

实际的后端过程还包括电路功耗分析和DFM(可制造性设计)问题。物理图纸验证的完成是整个芯片设计阶段的完成,以下是芯片制造。

物理版图以GDSII的文件格式交给芯片OEM(Foundry),在晶圆硅片上制作实际电路,然后进行包装和测试,得到芯片。


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