芯片,是世界上###细微、也是###宏大的工程。芯片设计###将上百亿个晶体管集成到一个总面积低于手指甲尺寸的芯片上,从微米级到纳米级再到正在探索的量子级,人类在数字世界中求解物理世界问题的能力越来越强大。 

 

一场探索星辰大海的旅程,你准备好了吗?

 

1、需求定义

 

 

以设计一款手机芯片为例,在直播和Vlog盛行的今天,高清拍摄和美颜就是其需求之一。需求明确后,需要进一步确定纳米工艺和IP核选型等。

 

2、功能实现

功能实现可以理解为通过编写代码来实现“高清拍摄”和“美颜”的需求。###们一般用Verilog或者VHDL等硬件描述语言,编写###少百万行起的代码,###终实现所有功能。

 

 

IP核的使用是提高设计效率的不二选择。IP核可以理解为已经设计完善的可重用模组。如果把芯片比作汽车,那么IP核就是轮胎、方向盘、发动机等标准组件,可以直接整合组装到汽车上。

 

3、功能验证

 

 

在芯片集成度越来越复杂的今天,功能验证是保障###终流片成功非常重要的一步。目前一辆智能汽车中可能含有上亿行代码,那么如何保证这些代码精准可靠呢?靠人工来纠错显然是不可能的,因此需要通过多种手段配合EDA工具来对代码进行反复的迭代验证,其中包括提前发现代码中的bug并持续修改,找到需要优化的性能和功耗,直到符合###初定义的芯片需求。

 

4、逻辑综合

 

 

在功能验证后,###需要将准确无误的代码转换成逻辑电路图,这一步被称之为“逻辑综合”。早期,###们都是手工绘制芯片电路,但现在的芯片动辄包含几亿甚###数百亿个晶体管,已经不可能再靠手工绘制电路图了。

 

1986年具有划时代意义的EDA工具——Design Compiler诞生,使###早手动绘制芯片电路的###们可以用代码将电路描述出来,让###有机会在今天设计出包含上百亿个晶体管的复杂芯片。

 

5、物理实现

 

 

从###初的代码,到逻辑电路,再到晶体管电路(即物理版图),芯片设计的流程正在一步步推进。在设计物理版图时,需要确保所有电路单元的正确连接,并符合制造时的工艺要求。物理版图是基于逻辑综合后的成果进行电路布局与绕线,从而形成晶体管在芯片上的形状、面积与位置,这一过程就是物理实现。

 

6、晶圆制造

在满足所有要求后,芯片设计才算大功告成。之后,###们只需要将物理版图用标准的文件格式交给晶圆厂,在晶圆硅片上雕刻出实际的电路。

 

7、封装测试

封装和测试是###后一步,之后便得到了大家实际看见的芯片。

 

芯片诞生的整个过程###少需要1到2年的时间


在经历数次技术革命后,人类重构世界的能力呈指数级增长。不断演进的EDA与IP核技术,将帮助人类创造出功能更强大的芯片,连接起数字世界与物理世界,抵达数字世界的未竟之境。