IC是什么？丨芯片行业全流程岗位详解

2021-08-13 18:17·IC修真院

一、IC是什么？

Integrated Circuit，即集成电路，IC行业简单理解就是芯片行业/半导体行业。

IC按功能可分为：数字IC、模拟IC、微波IC及其他IC。

数字IC就是传递、加工、处理数字信号的芯片，分为通用数字IC和专用数字IC，同时也是当下应用最广、发展最快的芯片品种。

通用IC指那些用户多、适用范围广泛、标准型电路，如储存器（DRAM）、微处理器（MPU）及微处理器（MCU）等。

专用IC（ASIC），即字面意思，专为某种用途或领域设计的IC芯片。

芯片分为以下两种产出模式。

1、IC制造商（IDM）自行设计，由自己的产业线进行加工、封装、测试、最终产出芯片。

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，封装测试则交给下游厂商。

二、芯片设计的全流程及岗位设置

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看来，基本上都是两眼一抹黑。

1、IC设计公司（海思、澜起、寒武纪这类公司）

市场部：由市场专员和项目经理确定用户和市场需求。

IC设计：由IC设计工程师参与进行，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、中芯国际这类公司,即fab厂）——晶圆制造。

大多数材料专业同学最终要去的fab厂，做的大致就是PE和PIE。

3、封装测试

封装工程师、ATE测试工程师

从上游设计到下游封测，工作环境及薪资待遇是从上到下的一个对比，芯片设计30W年薪朝九晚六和fab厂PE20W年薪三班倒，高下立判。

三、数字IC设计全流程

前端设计流程

1、需求分析与规格制定

对市场调研，弄清需要什么样功能的芯片。

芯片规格，也就像功能列表一样，是客户向芯片设计公司提出的设计要求，包括芯片需要达到的具体功能和性能方面的要求。

2、架构设计与算法设计

根据客户提出的规格要求，对一些功能进行算法设计，拿出设计解决方案和具体实现架构，划分模块功能。

3、RTL逻辑设计

使用硬件描述语言（Verilog ）将模块功能以代码来描述实现，也就是将实际的硬件电路功能通过硬件语言描述出来，形成RTL（寄存器传输级）代码。

4、功能仿真（功能验证）

仿真验证就是检验编码设计的正确性，可以理解为验证就是为设计纠错的存在，这就是验证的价值体现。

一个小问题没发现就直接去后端设计，最终流片失败，那带来的损失将是巨大的。因此，好的IC设计公司一般设计和验证的比例都是1:3。

5、逻辑综合――Logic Synthesis

逻辑综合是个比较灵活的环节，有时放在前端，有时放在后端，不同公司不同安排。

仿真验证通过，进行逻辑综合。逻辑综合就是把HDL代码翻译成门级网表netlist。

综合需要设定约束条件，就是你希望综合出来的电路在面积，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，验证范畴，它主要是在时序上对电路进行验证，检查电路是否存在建立时间（setup time）和保持时间（hold time）的违例（violation）。

这个是数字电路基础知识，一个寄存器出现这两个时序违例时，是没有办法正确采样数据和输出数据的，所以以寄存器为基础的数字芯片功能肯定会出现问题。

7、形式验证——Formality

验证范畴，它是从功能上（STA是时序上）对综合后的网表进行验证。

为了保证在逻辑综合过程中没有改变原先HDL描述的电路功能。

后端设计流程

1、可测性设计——DFT

芯片内部往往都自带测试电路，DFT的目的就是在设计的时候就考虑将来的测试。

2、布局规划(FloorPlan)

布局规划就是放置芯片的宏单元模块，在总体上确定各种功能电路的摆放位置，如IP模块，RAM，I/O引脚等等。布局规划能直接影响芯片最终的面积。

3、时钟树综合——CTS

简单点说就是时钟的布线，由于时钟信号在数字芯片的全局指挥作用，它的分布应该是对称式的连到各个寄存器单元，从而使时钟从同一个时钟源到达各个寄存器时，时钟延迟差异最小。

这也是为什么时钟信号需要单独布线的原因。

4、布线(Place & Route)

这里的布线就是普通信号布线了，包括各种标准单元（基本逻辑门电路）之间的走线。

比如我们平常听到的0.13um工艺，或者说90nm工艺，实际上就是这里金属布线可以达到的最小宽度，从微观上看就是MOS管的沟道长度。

5、寄生参数提取

由于导线本身存在的电阻，相邻导线之间的互感,耦合电容在芯片内部会产生信号噪声，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，如果严重就会导致信号失真错误。

6、版图物理验证

对完成布线的物理版图进行功能和时序上的验证。

实际的后端流程还包括电路功耗分析，以及随着制造工艺不断进步产生的DFM（可制造性设计）问题。物理版图验证完成也就是整个芯片设计阶段完成，下面的就是芯片制造了。

物理版图以GDSII的文件格式交给芯片代工厂（称为Foundry）在晶圆矽片上做出实际的电路，再进行封装和测试，就得到了芯片。