原创 电子行业人士带你入行之芯片设计小白篇

电子行业人士对芯片封装都非常熟悉，甚至是非常专业。但是你知道芯片到底是什么吗？它到底是怎么样产生的呢？在这里你只需要花三分钟的时间就能全部了解啦！

什么是芯片？看下图：

如果银河系是电子产品，那么地球就是一个芯片，它实际上是一个带有集成电路（芯易网）的硅片。

芯片复杂的生产设计流程

芯片的生产设计流程比较复杂，简单来说就像拿积木“砌”房子：以晶圆为地基，再从这个基础上层层叠高。当然，和盖房子一样，要制造芯片首先得有设计图，这就要看IC设计师的功力了（类似于建筑工程师）。因此，IC芯片的质量也大部分依赖于IC设计工程师的技术 。

通常，IC设计工程师设计芯片会将流程简单分为以下部分：

在电子行业内，除了高通、Intel、联发科等少数几个大厂，是自行设计IC芯片，其余大部分的中下游厂商IC设计都是外包（打包给专业的IC设计公司/团队）。

设计步骤一：目标制定

制定目标是IC设计中最重要的一步。它是确定芯片的大概框架，比如在建房子的时候，规划好房间、厨房、阳台、卫浴等等；在确定好之后才能进行下一步的设计，这也保证了在后续的工作中减少额外的修改时间。

芯片的大方向设定包括IC要用来做什么、能效怎么样等，还要了解符合哪些协定（比如无线网卡的芯片就需要IEEE802.11协议），否则就很难和其他设备兼容。最后才是确定这颗芯片的功能用法，分别把功能分配到适合的单元上，并确立单元之间的连结方法，这样规格的制定就算完成啦。

上面的准备工作完成后，接下来就是IC设计的细节部分—画图。就像建筑的设计图一样，把整体思路通过图片描绘（轮廓）出来。要把电路描写出来就要用到HDL（硬体描述语言，比如VHDL、Verilog等），就这样，IC芯片的功能就被程式码轻易地表达出来。

紧接着，程式功能需要检查（正确性），并持续修改，直到其功能满足设计者们的期望值。

设计步骤二：画出芯片设计蓝图

规划完成后，就到了画出设计蓝图。首先要进行逻辑合成：把确定正确性的HDL code放入EDA tool（电子设计自动化工具）里面，转化成逻辑电路（如下图）。然后确定这里的逻辑闸设计图是不是符合规格，如果不符合就修改直至正确为止。

合成完成后，将程式码放进另一套电子设计自动化工具（EDA tool）里面，进行place and route（电路布局与绕线）。在检测的过程中，里面的电路图会出现黄、蓝、绿中带点红的显像；这是设备出问题了吗？不，这些颜色都各自代表着一张光罩。

光罩层层叠起，组成一颗芯片

一颗芯片里面包含了很多张的光罩，这些光罩层层叠加，处于不同位置的光罩有属于自己的“使命”。以一组比较简单的元件CMOS（如下图）为例，CMOS全名为Complementary metal–oxide–semiconductor（互补式金属氧化物半导体），是将PMOS和NMOS合成的。从这个CMOS的平面蓝图可以看出，右边从底层开始，依照上面提到的芯片设计制作的方法逐一制作而成（左边图），这就是最后我们看到的最终结果—芯片。

对于IC芯片的设计介绍，就到此为止，相信大家都有了初步的了解。总的来说IC设计制造是一项非常专业的工作，其每一个步骤都能成为一门或多门独立的学科。