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芯片设计流程权威发布_芯片开发流程9个步骤(2024年12月精准访谈)

内容来源：卡姆驱动平台所属栏目：观点更新日期：2024-11-30

芯片设计流程

芯片设计流程主要包括以下几个步骤 1，规划和设计阶段：在这个阶段，工程师会确定芯片的功能、性能指标和架构设计。就是有个总的构思。 2，RTL设计：使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）编写高级的逻辑描述，定义芯片的逻辑功能和数据传输。 3，综合与优化：将RTL描述转换为逻辑门级别的电路，并进行优化以满足性能、功耗和面积（PPA）的要求。 4，布局设计：根据优化后的电路逻辑布局设计芯片的物理结构，包括各个逻辑门的位置和连接。 5，布线设计：设计电路中的互连线路，确保信号能够有效地传输并满足时序和电气规模。 6，物理验证：检查布局和布线是否符合制造工艺规则。 7，后端仿真：验证设计在实际工作条件下的功能和性能。 8，GDSii生成：生成GDSii格式的最终芯片布局文件，包含用于制造的准确图形数据。 9，制造和生产就是这么个芯片设计流程。仅供基础了解，不做任何判断。 ——茶花儿

聊聊我们的芯片设计，2023年咱们芯片设计行业的销售规模已经达到约5774亿元，同比增长8%。预计2024年，该行业的销售规模将超过6000亿元。 2024年半导体的景气度总体是不错的，晶圆厂的产能利用率在80%，就能看出来。随着人工智能和机器学习算法的引入，芯片设计流程得到了显著优化，设计效率和芯片性能均得到了大幅提升。芯片定制化和专用集成电路（Asic）的趋势日益明显，满足特定应用领域对高性能和低功耗的需求。未来芯片设计将更加注重异构计算和智能化设计。通过整合不同类型的计算单元，借助深度学习和强化学习技术，自动化设计工具将能够自主优化芯片架构和布局，进一步缩短设计周期，降低设计成本。芯片设计在消费电子、通信等领域需求旺盛。随着物联网，5G通信，人工智能等新兴技术的快速发展，市场需求日益多元化。消费类芯片的销售占比最多，达44.5%，通信和模拟芯片分别占比18.8%和12.8%。随着摩尔定律的放缓，芯片制造商正在探索新的材料和工艺以提高芯片的性能和能效。三维封装、硅光子等新技术将逐渐成为主流。同时，架构创新也是芯片设计行业发展的重要方向，包括可重构芯片，存算一体芯片，类脑智能芯片等新型架构正在不断涌现。仅供基础了解，不做任何判断。 ——茶花儿

【IC风云榜候选企业89】「硅芯科技：打造新一代2.5D/3D堆叠芯片EDA平台」，助力集成电路产业升级「2025 IC风云榜」「2025半导体投资年会」「珠海硅芯科技有限公司」成立于2022年，主要从事新一代2.5D/3D堆叠芯片EDA软件设计的研发及产业化。硅芯科技自主研发的3Sheng Integration Platform堆叠芯片EDA平台及系列核心产品，解决国产芯片“卡脖子”难题，为实现国产自主可控的堆叠芯片设计领域奠定了坚实基础，助力国内芯片设计行业产品升级迭代。硅芯科技自主研发了3Sheng Integration Platform堆叠芯片EDA平台，包含物理设计、分析仿真和测试容错三大板块。目前，硅芯科技主营业务包括堆叠芯片设计服务，可根据客户的具体需求，提供专业的2.5D/3D设计服务，打造堆叠芯片设计方案，确保设计精准、性能卓越，满足各类应用场景需求。硅芯科技2.5D/3D堆叠芯片EDA 工具，为芯片设计流程高效实现2.5D/3D系统设计集成，完成设计环节快速迭代，提供全面的技术支持，涵盖系统级设计工具、2.5D Chiplet划分工具、2.5D D2D集成解决方案、3D IC物理设计解决方案、2.5D Chiplet 可测试设计解决方案、2.5D/3D热电协同分析工具等系列技术支持。【候选奖项】年度创业芯星奖、年度技术突破奖【IC风云榜候选企业89】硅芯科技：打造新一代...

芯片设计术语，一文秒懂！嘿，芯片设计新手们！如果你刚刚踏入这个充满挑战的领域，那么你一定会被各种术语和概念搞得头晕眼花。别担心，我来帮你理清思路，把这些关键术语一一解释清楚。准备好了吗？让我们开始吧！规格制定：明确目标，有的放矢 𐟎斥…ˆ，你得明确芯片的功能、性能要求和目标市场。这就是规格制定的任务，它是整个设计流程的起点。比如说，你要设计一个用于手机摄像头的芯片，那就得搞清楚它需要具备哪些功能，比如像素处理能力、图像质量等。前端设计：逻辑与电路的碰撞 𐟒劥‰端设计主要关注逻辑设计和模块设计。你需要用硬件描述语言（比如Verilog或VHDL）来编写芯片的逻辑功能，然后进行仿真验证。接下来是逻辑综合，把HDL代码转换成门级网表电路，并进行优化以满足设计约束。后端设计：物理世界的搭建 𐟏—️ 后端设计则更关注物理层面的实现。布局规划（Floorplanning）是安排芯片内部各个模块的物理位置，时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）是设计芯片内部的时钟分配网络，布线（Place & Route）则是实现电路版图中的连线。寄生参数提取与验证 𐟔 之后是寄生参数提取，提取电路版图中的寄生电阻、电容等参数，用于后续的信号完整性分析。物理版图验证包括设计规则检查（DRC）和版图与原理图对比验证（LVS），确保设计符合规范。形式验证：确保设计正确性 𐟓œ 形式验证是确保设计满足所有规格要求的关键步骤，包括等价性检查和形式化验证工具的使用。可测性设计（DFT）是在设计阶段考虑到未来的测试需求，插入必要的测试电路。功耗与信号完整性分析 𐟔‹𐟓𖊥ŠŸ耗分析是评估和优化芯片的功耗，包括动态和静态功耗。信号完整性（SI）和电源完整性（PI）分析则是确保信号在芯片内部的传输质量和电源的稳定性。热管理与封装设计 𐟌᯸𐟓抧ƒ�᧐†是设计合理的散热结构，以保证芯片在工作时的温度符合要求。封装设计则是选择合适的封装技术，以确保芯片的机械稳定性和电气性能。测试与验证：确保一切正常 𐟔犦œ€后，测试与验证是确保芯片在各种条件下都能正常工作的关键步骤。包括功能验证、性能验证和可靠性验证。 EDA工具的应用：自动化助力 𐟒𛊥œ覕𔤸ꨊ柳‡设计过程中，电子设计自动化工具（EDA）发挥着关键作用，包括仿真、综合、布局布线、验证等步骤。芯片架构设计：整体架构的规划 𐟏›️ 最后一步是芯片架构设计，确定芯片的整体架构，包括处理器核心、内存、输入/输出接口等。好了，这就是芯片设计的基本流程和一些关键术语。希望这些信息能帮你更好地理解这个领域，祝你设计顺利！𐟚€

半导体封测行业概览：关键步骤与龙头企业半导体封测，即封装测试，包括封装和测试两个关键步骤。封装是将生产加工后的晶圆进行切割、焊线塑封，并加工为成品芯片的过程。而测试则是利用专业设备对产品进行功能和性能测试，确保芯片的良率、控制成本，并指导芯片设计和工艺改进。封装工艺流程主要分为以下几个步骤：晶圆减薄：将晶圆减薄至特定厚度。晶圆切割（wafer Saw）：使用切割工具将晶圆切割成小片。芯片贴装（Die Attach）：将芯片粘贴到载体上。焊接键合：通过焊接将芯片与载体连接。塑封工艺：将芯片和载体一起塑封。后固化工艺：确保塑封后的芯片稳固。测试：进行封装前后的晶圆测试和成品测试。打标工艺（电镀、打弯、激光打印）：在芯片上打标。包装：将芯片包装好。仓检：仓库检验。出货：将芯片运送至客户。测试环节主要分为晶圆测试和成品测试，前者在封装前进行，后者在封装后进行。测试在确保芯片良率、控制成本、指导芯片设计和工艺改进等方面起着至关重要的作用。总结来说，封装是将晶圆加工为成品芯片的过程，而测试则是确保芯片功能和性能的关键步骤。

芯片设计全流程：从零开始到量产芯片设计是个复杂的工程，主要分为前端设计（逻辑设计）和后端设计（物理设计）。虽然两者之间没有严格的界限，但通常与制造工艺直接相关的设计工作被归类为后端设计。前端设计：逻辑设计的关键步骤 𐟌Ÿ 规格制定 𐟓 首先，客户会向无晶圆设计公司（Fabless）提出详细的芯片规格要求，包括功能和性能标准。这些规格就像是芯片的“订单”，告诉设计团队要做什么。详细设计 𐟖‹️ 设计团队根据规格要求，提出解决方案和架构，明确每个模块的功能。这个过程就像是搭积木，先把大块搭好，再逐步完善细节。 HDL编码 𐟒𛊦Ž夸‹来，使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog HDL）编写RTL（寄存器传输级）代码。简单来说，就是把硬件电路功能转化为代码，让计算机能读懂。仿真验证 𐟔犩€š过仿真验证来检验设计的正确性，确保设计满足规格要求。这个过程是迭代的，不断调整和优化，直到设计完全符合规格。常用的仿真验证工具有Synopsys的VCS和Cadence的NC-Verilog。逻辑综合 𐟓Š 将HDL代码转换为门级网表，同时设定面积和时序等约束条件。这个过程就像是把代码翻译成机器语言，让芯片制造工厂能读懂。逻辑综合工具主要有Synopsys的Design Compiler。静态时序分析（STA） ⏰ 检查电路的时序问题，如建立时间和保持时间违例。这个过程就像是检查电路的“时间表”，确保每个部分都能按时完成工作。STA工具主要有Synopsys的Prime Time。形式验证 𐟔„ 最后，验证综合后的网表在功能上是否与原始HDL设计等价，确保逻辑综合没有改变电路功能。这个过程就像是检查电路的“说明书”，确保功能和设计一致。形式验证工具主要有Synopsys的Formality。前端设计的结果是得到芯片的门级网表电路，这是后端设计的基础。接下来，我们再来聊聊后端设计的那些事儿。

中兴通讯具有近30年的芯片研发积累，在先进工艺设计、核心 IP、架构和封装设计、数字化高效开发平台等方面持续强化投入，已具备业界领先的芯片全流程设计能力。其芯片产品覆盖 ICT 产业“算力、网络、终端”全领域。公司扎根 ICT 芯片底层技术研发，随着算网一体化发展，围绕“数据、算力、网络”构建灵活、极效的全栈算网底座，通过打造满足“云、边、端”多样化场景核心需求的产品体系，支撑竞争力持续引领。不过，芯片行业的发展非常迅速，技术水平也在不断提高。中兴通讯的芯片水平会受到多种因素的影响，如研发投入、技术创新、市场需求等。而且不同类型的芯片在性能、功能等方面也存在差异，其在不同领域的竞争力可能有所不同。

芯片设计全流程解析：从零到一的旅程 𐟚€ 芯片设计就像建造一座大厦，从零开始到最终交付，需要经过多个步骤。以下是芯片设计的九个关键阶段，每个阶段都有其独特的作用和重要性。规划和设计阶段 𐟏›️ 在这个阶段，芯片设计团队需要确定芯片的整体结构、功能和设计理念。这就像是建筑设计师在规划大厦时，会确定大厦的用途、外观和内部结构。 RTL设计 𐟓 RTL设计阶段类似于建筑师绘制大厦的草图。工程师使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）编写高级的逻辑描述，定义芯片的逻辑功能和数据传输。综合与优化 𐟔犥œ訿™一阶段，软件工具将RTL描述转换为逻辑门级别的电路，并进行优化以满足性能、功耗和面积（PPA）的要求。这就像是建筑师根据设计草图创建详细的建筑图纸。布局设计 𐟓 这一步类似于建筑师将建筑设计图纸转化为实际的建筑物布局。工程师根据优化后的电路逻辑布局设计芯片的物理结构，包括各个逻辑门的位置和连接。布线设计 𐟔Œ 类似于建筑师安排大厦内部的管道、电线和通风系统，布线设计阶段工程师设计电路中的互连线路，确保信号能够有效地传输并满足时序和电气规格。物理验证 𐟔 在这一阶段，工程团队通过各种物理验证步骤（如DRC、LVS和ERC等）检查布局和布线是否符合制造工艺规则。这就像是建筑师进行结构和材料的检查以确保符合建筑规范。后端仿真 𐟒𛊥𗥧若𘈨🛨ጧ”𕨷栗„后端仿真，验证设计在实际工作条件下的功能和性能。这类似于建筑师进行建筑模型的结构力学分析。 GDSI生成 𐟓‘ 工程团队生成GDS格式的最终芯片布局文件，其中包含了用于制造的准确图形数据。这就像是建筑师最终制作建筑物的施工图。制造和生产 𐟏튦œ€后一步是制造厂根据GDS文件进行光刻、蚀刻、沉积和封装等制造工艺，生产最终的芯片产品。这就像是建筑工人根据施工图进行实际建造。设计实现流程 𐟓ˆ 市场需求产品需求需求分解模块设计系统设计产品规格编码实现仿真验证设计实现流程 Verilog编码示例 𐟓– 设计一个模块，实现A信号和B信号相与，结果为C信号的功能。 module andB ( input A, input B, output C ); assign C = A & B; endmodule 通过以上步骤，你就能从零开始设计并制造出一片芯片。希望这篇指南能帮助你更好地理解芯片设计的复杂性和每个阶段的重要性。

微电子专业学生如何规划芯片设计职业生涯？很多人都会问：微电子专业到底学些什么？以西南某电微电子专业为例，除了数学、英语和物理这些基础课程外，还有电路分析、模电、数电、C语言、电磁场、量子力学、信号与系统、微处理器与嵌入式系统、单片机、固体物理、半导体物理、微电子器件、微电子工艺、模集和数集等课程。这个专业真的是学无止境，但岗位选择却非常多。今天我就来详细分析一下这些岗位。岗位一：数字芯片设计工程师方向一：前端设计篇青铜级：能根据硬件描述语言代码，分析数字电路的基础逻辑功能设计原理；能根据功能规范，使用硬件描述语言进行数字电路基础功能模块的设计开发；能使用仿真工具进行仿真、编译和调试，完成功能仿真。必备知识：数字逻辑电路基础知识、硬件描述语言基础知识。白银级：能根据应用需求与电路整体架构，确定复杂数字电路功能模块架构、可测性方案及实施方案；能根据复杂数字电路功能模块的指标要求，完成相应RTL设计、仿真、逻辑综合、一致性检查、静态时序分析、功能验证等设计流程。必备知识：可测性方案设计知识、大规模数字集成电路设计流程知识。黄金级：能根据产品需求，确定系统架构及实施方案，进行大规模SoC芯片的模块建模及可行性评估，分解模块并定义各模块的功能性能指标；能根据技术指标，完成集成电路整体设计、IP集成、仿真、逻辑综合、一致性检查、静态时序分析、功能验证等设计流程；能规划集成电路整体版图布局和封装方案；能规划集成电路整体测试评估方案，并组织实施。必备知识：系统架构设计知识、高性能数字集成电路设计知识、系统验证及测试相关知识、集成电路低功耗设计技术知识。如果你是一名想往前端设计发展的微电子专业或相关专业的大学生，我的建议是在学校学习时一定要把基础打牢，有机会参加的实训项目一定要去参加。

模拟芯片设计全流程：从前端到后端模拟芯片设计大致可以分为三个阶段：前仿、中期和后仿。每个阶段都有不同的任务和挑战，下面我们来详细看看。前仿阶段：数值计算的挑战 𐟧‰仿阶段主要是前端的电路设计和仿真。这个阶段的任务包括：设计需求/说明书架构原理图输入前仿结果比对设计需求这个阶段的任务本质上是数值计算，对机器的主频要求非常高。随着模块数量的增加，前仿逐渐多线程化。前仿的任务是独立可切割的，非常适合并行处理。设计图的设计和仿真，参数范围较少，对内存要求不高。一般是多corner与蒙特卡罗Monte Carlo任务，峰值算力需求较高，存储需求一般。算力要求：主频 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 内存 𐟌Ÿ𐟌Ÿ 存储 𐟌Ÿ𐟌Ÿ 中期：版图设计验证 𐟏—️ 中期主要是版图设计验证，包括：版图设计版图规则检查DRC/LVS（版图绘制/验证同属规则检查） DRC/LVS与绘制过程同步，以模块为单位，可分布式处理。因为不涉及数值计算，对主频要求不高，但重内存需求。版图可以模块为单位进行切割，子任务间几乎无数据关联、适合并行。版图检查量十分大，算力需求比前仿高，推荐使用多核+大内存机型，存储要求最高。算力要求：主频 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 内存 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 存储 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 后仿阶段：电磁场仿真与验证 𐟌 后仿阶段主要是后端仿真，包括：寄生参数提取后端仿真 GDS文件形成前端工程师验证——bug反馈到后端——修改layout。后仿的本质虽然还是数值计算，但因为有可能涉及到电磁场仿真，所以要在优先满足内存的情况下，再满足高主频需求。后仿阶段加入了各类元器件的寄生参数，算力需求是最高的。存储比前仿的要求高，有时候会和版图阶段相当。算力要求：主频 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ⚝ 内存 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ⚝ 存储 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 总结 𐟓 三大阶段的算力需求呈现前期<中期<后期的趋势。和波谷相比，峰值算力最高可达到百万级别，使用弹性云端资源可以高效且动态地满足峰值需求。多corner、蒙特卡罗Monte Carlo以及DRC、LVS这类任务，非常适合直接用多机并行来提升任务效率。基于单模块不可拆的任务，虽不能做到多机分布式处理，但可以通过上大内存、高主频机型，靠机器的性能实现任务效率的提升。

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