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IC什么怎么設計的？

在 IC 生產流程中，IC 多由專業 IC 設計公司進行規劃、設計，像是聯發科、高通、Intel 等大廠，都自行設計各自的 IC 芯片，提供不同規格、效能的芯片給下游廠商選擇。因為 IC 是由各廠自行設計，所以 IC 設計十分仰賴工程師的技術，工程師的素質影響著一間企業的價值。然而，工程師們在設計一顆 IC 芯片時，究竟有那些步驟？設計流程可以簡單分成如下。因為模擬IC通常要輸出高電壓或者大電流來驅動其他元件，而CMOS工藝的驅動能力很差。

設計步，訂定目標

在 IC 設計中，的步驟就是規格制定。這個步驟就像是在設計建筑前，先決定要幾間房間、浴室，有什么建筑法規需要遵守，在確定好所有的功能之后在進行設計，這樣才不用再花額外的時間進行后續修改。當我們對一個設計的引腳名字進行改動的時候，我們無須改動驅動這個接口的方法，而是只需要在例化該事務交易處理器的時候，給虛接口綁定對應連接的實體接口即可。IC 設計也需要經過類似的步驟，才能確保設計出來的芯片不會有任何差錯。

規格制定的步便是確定 IC 的目的、效能為何，對大方向做設定。接著是察看有哪些協議要符合，像無線網卡的芯片就需要符合 IEEE 802.11 等規范，不然，這芯片將無法和市面上的產品兼容，使它無法和其他設備聯機。Foundry廠都有對金屬密度的規定，使其金屬密度不要低于一定的值，以防在芯片制造過程中的刻蝕階段對連線的金屬層過度刻蝕從而降低電路的性能。后則是確立這顆 IC 的實作方法，將不同功能分配成不同的單元，并確立不同單元間鏈接的方法，如此便完成規格的制定。

設計完規格后，接著就是設計芯片的細節了。這個步驟就像初步記下建筑的規畫，將整體輪廓描繪出來，方便后續制圖。在 IC 芯片中，便是使用硬件描述語言（HDL）將電路描寫出來。主要的工具有：LEDALEDA是可編程的語法和設計規范檢查工具，它能夠對全芯片的VHDL和Verilog描述、或者兩者混合描述進行檢查，加速SoC的設計流程。常使用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等，藉由程序代碼便可輕易地將一顆 IC 地菜單達出來。接著就是檢查程序功能的正確性并持續修改，直到它滿足期望的功能為止。

▲ 32 bits 加法器的 Verilog 范例。

有了計算機，事情都變得容易

有了完整規畫后，接下來便是畫出平面的設計藍圖。在 IC 設計中，邏輯合成這個步驟便是將確定無誤的 HDL code，放入電子設計自動化工具（EDA tool），讓計算機將 HDL code 轉換成邏輯電路，產生如下的電路圖。不管是在空氣流通的熱帶區域中，還是在潮濕的區域中運輸，潮濕都是顯著增加電子工業開支的原因。之后，反復的確定此邏輯閘設計圖是否符合規格并修改，直到功能正確為止。

數字IC應用驗證方真技術研究

應用驗證是指導IC元器件在系統中的可靠應用的關鍵,重點要關注應用系統對器件接口信號的影響,因此無論是采用純軟件還是軟硬件協同的方式進行應用驗證都需要先完成應用系統的PCB工作。本文提出的應用驗證技術方案以基IBIS模型在多個平臺進行PCB SI(Signal Integrity)的方式提取出所需的數據,實現對系統應用環境的模擬;在此基礎上通過軟件和軟硬件協同兩種方法來實現數字IC器件的應用驗證。現將目前較為流行的測試方法加以簡單歸類和闡述，力求達到拋磚引玉的作用。為保證應用驗證的順利進行,對方案中涉及到的IBIS建模、PCB SI和S參數的提取及等技術進行了研究。

提出的應用驗證技術方案的指導下,以SRAM的應用驗證為例進行了相關的技術探索。首先對IBIS模型建模技術進行了深入研究,并完成了SRAM以及80C32等相關IC器件的IBIS模型建模工作;接著基于IBIS模型進行PCB SI,模擬了SRAM的板級應用環境并提取了應用驗證所需的數據;后分別對適用于SRAM的軟件平臺和軟硬件協同平臺進行了相關設計,并完成了SRAM的應用驗證。在電流密度很高的導體上，電子的流動會產生不小的動量，這種動量作用在金屬原子上時，就可能使一些金屬原子脫離金屬表面到處流竄，結果就會導致原本光滑的金屬導線的表面變得凹凸不平，造成性的損害。通過對SRAM的應用驗證,證明了本文所提出的應用驗證技術方案的可行性。

ESD保護電路的數字邏輯芯片檢測

數字電子技術是普通高校電子類相關專業的必修課程,主要包含組合邏輯電路和時序邏輯電路兩部分內容及其應用。數字電子技術又是一門實踐性很強的課程,需要學生動手做實驗來加深對數字邏輯芯片工作原理的理解。對于當今所有的IC設計，DCUltra是可以利用的的綜合平臺。數字電路實驗離不開數字邏輯芯片,很多高校每年都會采購一批數字邏輯芯片,芯片復用率很低,造成了數字邏輯芯片的嚴重浪費。

數字電路實驗會使用到許多不同類型的數字邏輯芯片。由于儲存方法不當、實驗平臺不完善、學生不規范操作等原因,數字邏輯芯片經常發生損壞。由于其故障類型多樣、檢測過程繁瑣,因此實驗室管理人員難以及時排查故障芯片。本文基于芯片ESD保護原理、故障字典法研究設計了一種數字邏輯芯片自動化檢測系統。該系統可檢測數字邏輯芯片是否有短路、斷路和邏輯功能錯誤等故障,并可確定具體的故障引腳位置,通過LCD液晶屏或上位機將檢測結果展示給用戶。邏輯綜合需要基于特定的綜合庫，不同的庫中，門電路基本標準單元（standardcell）的面積，時序參數是不一樣的。經過實際的試驗和數據分析可以得出:該檢測系統可以較好地檢測數字邏輯芯片故障,單枚芯片檢測時間大約為3秒,且檢測準確率高達99.4%、運行功耗低至0.44W。非常適合在開設數字電子技術課程的高校中推廣應用,同時也可用于芯片制造公司的成品檢測。

數字ic設計之綜合介紹

在數字IC設計流程中，前端設計工程師，根據SPEC，完成RTL實現之后，有一步非常重要的環節，就是綜合，那么什么是綜合呢？

綜合是一種在眾多結構、速度、功能已知的邏輯單元庫的基礎上，以滿足時序、面積、邏輯網絡結構為目標的從寄存器傳輸級（RTL）到門級的映射方案，它將行為級描述，映射成為了要求工藝庫下的，標準門單元電路的拓撲連接。

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