電子行業人士對芯片封裝都非常熟悉,甚至是非常專業。但是你知道芯片到底是什么嗎?它到底是怎么樣產生的呢?在這里你只需要花三分鐘的時間就能全部了解啦! 什么是芯片?看下圖: 如果銀河系是電子產品,那么地球就是一個芯片,它實際上是一個帶有集成電路(芯易網)的硅片。 芯片復雜的生產設計流程 芯片的生產設計流程比較復雜,簡單來說就像拿積木“砌”房子:以晶圓為地基,再從這個基礎上層層疊高。當然,和蓋房子一樣,要制造芯片首先得有設計圖,這就要看IC設計師的功力了(類似于建筑工程師)。因此,IC芯片的質量也大部分依賴于IC設計工程師的技術 。 通常,IC設計工程師設計芯片會將流程簡單分為以下部分: 在電子行業內,除了高通、Intel、聯發科等少數幾個大廠,是自行設計IC芯片,其余大部分的中下游廠商IC設計都是外包(打包給專業的IC設計公司/團隊)。 設計步驟一:目標制定 制定目標是IC設計中最重要的一步。它是確定芯片的大概框架,比如在建房子的時候,規劃好房間、廚房、陽臺、衛浴等等;在確定好之后才能進行下一步的設計,這也保證了在后續的工作中減少額外的修改時間。 芯片的大方向設定包括IC要用來做什么、能效怎么樣等,還要了解符合哪些協定(比如無線網卡的芯片就需要IEEE802.11協議),否則就很難和其他設備兼容。最后才是確定這顆芯片的功能用法,分別把功能分配到適合的單元上,并確立單元之間的連結方法,這樣規格的制定就算完成啦。 上面的準備工作完成后,接下來就是IC設計的細節部分—畫圖。就像建筑的設計圖一樣,把整體思路通過圖片描繪(輪廓)出來。要把電路描寫出來就要用到HDL(硬體描述語言,比如VHDL、Verilog等),就這樣,IC芯片的功能就被程式碼輕易地表達出來。 緊接著,程式功能需要檢查(正確性),并持續修改,直到其功能滿足設計者們的期望值。 設計步驟二:畫出芯片設計藍圖 規劃完成后,就到了畫出設計藍圖。首先要進行邏輯合成:把確定正確性的HDL code放入EDA tool(電子設計自動化工具)里面,轉化成邏輯電路(如下圖)。然后確定這里的邏輯閘設計圖是不是符合規格,如果不符合就修改直至正確為止。 合成完成后,將程式碼放進另一套電子設計自動化工具(EDA tool)里面,進行place and route(電路布局與繞線)。在檢測的過程中,里面的電路圖會出現黃、藍、綠中帶點紅的顯像;這是設備出問題了嗎?不,這些顏色都各自代表著一張光罩。 光罩層層疊起,組成一顆芯片 一顆芯片里面包含了很多張的光罩,這些光罩層層疊加,處于不同位置的光罩有屬于自己的“使命”。以一組比較簡單的元件CMOS(如下圖)為例,CMOS全名為Complementary metal–oxide–semiconductor(互補式金屬氧化物半導體),是將PMOS和NMOS合成的。從這個CMOS的平面藍圖可以看出,右邊從底層開始,依照上面提到的芯片設計制作的方法逐一制作而成(左邊圖),這就是最后我們看到的最終結果—芯片。 對于IC芯片的設計介紹,就到此為止,相信大家都有了初步的了解。總的來說IC設計制造是一項非常專業的工作,其每一個步驟都能成為一門或多門獨立的學科。 |