屬于數(shù)字集成電路_數(shù)字集成電路視頻_數(shù)字芯片設(shè)計入門？

發(fā)布時間：2016-05-31 21:07

本文關(guān)鍵詞：數(shù)字集成電路，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

108 贊同反對

匿名用戶

非常慚愧，工作后這幾年慢慢感到當年的答案非常之不成熟。因為自身知識的缺乏，體系也不全。我重新來寫下，不論你們timeline有無提醒我仍要好好修改這個答案。數(shù)字芯片的設(shè)計，可以這樣來分類。第一類是Physical Design。我原先答案中所說的第一層和第二層… 顯示全部

非常慚愧，工作后這幾年慢慢感到當年的答案非常之不成熟。因為自身知識的缺乏，體系也不全。
我重新來寫下，不論你們timeline有無提醒我仍要好好修改這個答案。

數(shù)字芯片的設(shè)計，可以這樣來分類。

第一類是Physical Design。我原先答案中所說的第一層和第二層就是這塊的內(nèi)容。
這塊內(nèi)容的特點是什么呢？簡而言之就是你要實際的去設(shè)計物理電路，直接面對silicon wafer這張畫布去布線走線，怎么走metal1 metal2 直至metal6甚至，如何在不同層間打via。擺放你的Transistor，你的gate，乃至你的SRAM，ALU。
所以你要對從Transistor Level到Gate Level乃至更高層的知識很熟悉，物理上的特性要了解。從最基礎(chǔ)的Transistor的各種First Order Effect，Second Order Effect。到更高level的比如SRAM，DRAM怎么個構(gòu)造怎么個功能。
現(xiàn)代的數(shù)電技術(shù)必須要注重三個optimizing：area，delay，power consumption。一些工程上的經(jīng)驗，比如logical effort估算，就是怎么讓pathdelay最短。對各種leakage current的掌握才能做低能耗設(shè)計。

第二類是 ASIC RTL design了。
簡單的說就是寫Verilog或VHDL code，也有用SystemC的，然后用code來描述功能。這一步叫做RTL Design。
RTL改到功能對了后要用Tool來Synthesis，比如Synopsis的Design Compiler。Synthesis是什么呢，就是它會生成一個與你的code設(shè)計的電路等效的電路，但它的這個是優(yōu)化了的，你所有的冗余它會自動幫你修掉，你重復的路徑它會幫你刪掉。Synthesis完你的實際電路就出來了，你可以用GUI的Design Vision里面的功能來看這個電路。但是Synthesis是要依據(jù)一系列的rules來的，這個rules就是你要用一個tcl文件用tcl的語法寫出來給你的tool，你的tool在這些rules的限制下把你原先的電路optimize出來，這時候往往會有一個slack violate。什么叫slack violate呢？就是比如你設(shè)計了一個DDR，按你的rules里面要求它一個周期應(yīng)該在1.5ns內(nèi)，但你設(shè)計的不好，導致Design Compiler無論怎樣都沒法把最長的path縮到1.5ns內(nèi)，這時候你就violate了，就得改。直到改過為止。
Synthesis搞定后還有Post-syn，就是把Synthesis出來的等效優(yōu)化電路再重新跑一次，看看功能是不是仍然正確。否則改之。
最后再用軟件自動布線生成layout。

第三類是Verification，
Verification是在你的design最后流片前要做的驗證。這個非常重要，有些startup就是因為Verification沒搞好直接就破產(chǎn)了。要會這一類知識你要先有很好的軟件基礎(chǔ)，OOP比如C++，還有SystemVerilog，C 最好要會。然后去學Verification的知識，所謂OVM UVM。
通常一個design做出來后（就是上面的第二類全部完成后）會送去流片，但一個asic的流片往往要好幾周，甚至數(shù)月。對于公司的產(chǎn)品競爭來說，及時的推向市場是很關(guān)鍵的。于是我們就會先拿FPGA來做prototyping，把電路先燒到FPGA里面，當然有的時候還需要一些peripherals的配合，這些都是要學的。

第四類叫Testing
Testing是板子出來后做的測試，里面又有validation等等�，F(xiàn)在多用的DFT技術(shù)，怎么生成test pattern，怎么ATPG都要去學。

第五類可以稱之為Architecture
什么是Architecture，比如：
Processor怎么設(shè)計？怎么從single cycle CPU變?yōu)?multcycle，最終進化為pipeline，每一個stage怎么運轉(zhuǎn)的。
Memory體系怎么設(shè)計？Cache coherence，以及各種protocol，怎么在不同level的cache之間保證數(shù)據(jù)的正確。
現(xiàn)在處理器常用的Out of Order Execution，各種Tomasulo algorithm實現(xiàn)。
Branch Prediction: 簡言之就是處理器遇到IF了怎么判斷？各種Branch Predictor, 從簡單的基于history到TWO-LEVEL PREDICTORS，到COMBINING PREDICTORS
Multiprocessor技術(shù)。
等等。
Architecture最尖端的技術(shù)一直在Intel在AMD最核心的實驗室里。學校教的，哪怕是我們學校教的也不過是已經(jīng)廣為接受的設(shè)計。

草草地寫在這里，排版什么的就見諒了。

又想起來一條不知能不能算作數(shù)電設(shè)計，因為關(guān)系很密切就寫在這里吧。
這一類叫做fabrication。
臺灣的TSMC，IBM的foundry。TSMC的22nm(還是另外的？記不清了)的技術(shù)很頂尖。這些就是上面第二類說的，板子設(shè)計好了送去制作。
從最開始怎么做wafer，怎用silicon，用GaAs等melt做引子生長出來純度高的圓柱的單晶硅。以及怎么把你設(shè)計的layout圖里面的內(nèi)容一層層的蝕刻上去。等等。這里面其實又可以分很多類，涉及到很多NanoTechnology。

=================14年的答案====================
寫在前面：因為題主問的是“數(shù)字芯片設(shè)計“，所以我主要介紹VLSI方面的名錄。但實際上學VLSI的基本都會學一些compute architecture方面的東西（VLSI主要就是干這個的�。�，所以以后什么時候有空再來補吧。
--------------------------------------------------------------------------------------------
入門： MOS VLSI Circuit Design，教材：CMOS Digital Integrated Circuits, S. –M. Kang and Y. Leblebici, Mc Graw Hill, 3 rd edition, 2003.