芯片制造的进程就好像用乐高盖房子相同,先有晶圆作为地基,再层层往上迭的芯片制造流程后,就可产出必要的IC芯片。可是,没有规划图,具有再强制造才干都没有用,因而,修建师的人物适当重要。可是IC规划中的修建师终究是谁呢?接下来要针对IC规划做介绍。
在IC生产流程中,IC多由专业IC规划公司进行规划、规划,像是联发科、高通、Intel等闻名大厂,都自行规划各自的IC芯片,供给不同标准、效能的芯片给下流厂商挑选。由于IC是由各厂自行规划,所以IC规划非常仰赖工程师的技能,工程师的本质影响着一间企业的价值。可是,工程师们在规划一颗IC芯片时,终究有那些过程?规划流程能够简略分红如下。
图1 规划流程
规划第一步,拟订方针
在IC规划中,最重要的过程便是标准拟定。这个过程就像是在规划修建前,先决定要几间房间、澡堂,有什么修建法规需求恪守,在确认好一切的功用之后在进行规划,这样才不必再花额定的时刻进行后续修正。IC规划也需求通过相似的过程,才干保证规划出来的芯片不会有任何过失。
标准拟定的第一步便是确认IC的意图、效能为何,对大方向做设定。接着是观察有哪些协议要契合,像无线网卡的芯片就需求契合IEEE 802.11等标准,否则,这芯片将无法和市面上的产品兼容,使它无法和其他设备联机。终究则是建立这颗IC的实作办法,将不同功用分配成不同的单元,并建立不同单元间链接的办法,如此便完结标准的拟定。
规划完标准后,接着便是规划芯片的细节了。这个过程就像开端记下修建的规画,将全体概括描绘出来,便利后续制图。在IC芯片中,便是运用硬件描绘言语(HDL)将电路描写出来。常运用的HDL有Verilog、VHDL等,藉由程序代码便可轻易地将一颗IC地菜单达出来。接着便是检查程序功用的正确性并继续修正,直到它满意希望的功用停止。
图2 32 bits加法器的Verilog典范
有了计算机,工作都变得简略
有了完好规画后,接下来便是画出平面的规划蓝图。在IC规划中,逻辑组成这个过程便是将确认无误的HDL code,放入电子规划自动化东西(EDA tool),让计算机将HDLcode转换成逻辑电路,发生如下的电路图。之后,重复的确认此逻辑闸规划图是否契合标准并修正,直到功用正确停止。
图3 操控单元组成后的成果
终究,将组成完的程序代码再放入另一套EDA tool,进行电路布局与绕线(Place And Route)。在通过不断的检测后,便会构成如下的电路图。图中能够看到蓝、红、绿、黄等不同色彩,每种不同的色彩就代表着一张光罩。至于光罩终究要怎么运用呢?
图4 常用的演算芯片-FFT芯片,完结电路布局与绕线的成果
层层光罩,迭起一颗芯片
首要,现在现已知道一颗IC会发生多张的光罩,这些光罩有上基层的别离,每层有各自的使命。下图为简略的光罩比如,以集成电路中最根本的组件CMOS为典范,CMOS全名为互补式金属氧化物半导体(Complementary metal–oxide–semiconductor),也便是将NMOS和PMOS两者做结合,构成CMOS。至于什么是金属氧化物半导体(MOS)?这种在芯片中广泛运用的组件比较难阐明,一般读者也较难澄清,在这儿就不多加细究。
下图中,左面便是通过电路布局与绕线后构成的电路图,在前面现已知道每种色彩便代表一张光罩。右边则是将每张光罩摊开的姿态。制造是,便由底层开端,依循上一篇IC芯片的制造中所提的办法,逐层制造,终究便会发生希望的芯片了。
图5 电路图
至此,关于IC规划应该有开端的了解,全体看来就很清楚IC规划是一门非常复杂的专业,也多亏了计算机辅佐软件的老练,让IC规划得以加快。IC规划厂非常依靠工程师的智能,这儿所述的每个过程都有其专门的常识,皆可独立成多门专业的课程,像是编撰硬件描绘言语就不单纯的只需求了解程序言语,还需求了解逻辑电路是怎么运作、怎么将所需的算法转换成程序、组成软件是怎么将程序转换成逻辑闸等问题。
在了解IC规划师好像修建师,晶圆代工厂是修建营造厂之后,接下来该了解终究怎么把芯片包装成一般用户所熟知的外观,也便是“封装”。下面将介绍IC封装是什么以及几个重要的技能。