芯片,指的是内含集成电路的硅片,一个2厘米见方大小的芯片却能包含几千万个晶体管。一颗芯片的诞生,可以分为设计与制造两个环节。其中,芯片设计位于半导体产业的最上游,是半导体产业最核心的基础,拥有极高的技术壁垒,需要大量的人力、物力投入,需要较长时间的技术积累和经验沉淀。
我国芯片设计现况
目前我国芯片设计业的产品范围已经涵盖了几乎所有门类,且部分产品已拥有了一定的市场规模,但我国芯片产品总体上仍然处于中低端。国内企业在 CPU 等关键领域与国外企业仍有较大的技术差距,短时间内实现赶超具有很大难度,还无法与国外产品展开竞争。但从近几年的产业发展来看,技术差距正在逐步缩小。同时,在国家大力倡导发展半导体的背景下,逐步实现芯片国产化可期。
芯片设计过程
1.电路设计:依据电路功能完成电路的设计。
2.前仿真:电路功能的仿真,包括功耗,电流,电压,温度,压摆幅,输入输出特性等参数的仿真。
3.版图设计(Layout):依据所设计的电路画版图。一般使用Cadence软件。
4.后仿真:对所画的版图进行仿真,并与前仿真比较,若达不到要求需修改或重新设计版图。
5.后续处理:将版图文件生成GDSII文件交予Foundry流片。
芯片设计流程
集成电路芯片设计的流程一般先要进行软硬件划分,将设计基本分为两部分:芯片硬件设计和软件协同设计。芯片硬件设计包括:
1.功能设计阶段:设计人员产品的应用场合,设定一些诸如功能、操作速度、接口规格、环境温度及消耗功率等规格,以做为将来电路设计时的依据。
2.设计描述和行为级验证:功能设计完成后,可以依据功能将SOC 划分为若干功能模块,并决定实现这些功能将要使用的IP核。
3.逻辑综合:确定设计描述正确后,可以使用逻辑综合工具(synthesizer)进行综合。
4.门级验证(Gate-Level Netlist Verification):门级功能验证是寄存器传输级验证。主要的工作是要确认经综合后的电路
5.布局和布线:布局指将设计好的功能模块合理地安排在芯片上,规划好它们的位置。布线则指完成各模块之间互连的连线。