芯耀
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很多朋友都聽(tīng)說(shuō)過(guò)芯片設(shè)計(jì)行業(yè)高門檻、高要求、高薪資，但沒(méi)有具體了解這個(gè)門檻和要求到底有多高。
以芯片設(shè)計(jì)校招來(lái)看，基本都是要求碩士起步。
再說(shuō)知識(shí)儲(chǔ)備，數(shù)電模電、數(shù)集模集是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，模塊/接口/協(xié)議是重要考核項(xiàng)，Verilog/sv你得爛熟于心，EDA工具你得用的駕輕就熟……后文會(huì)講，此處不再贅述。
還有對(duì)行業(yè)的了解程度，芯片是怎么設(shè)計(jì)、怎么制造的？ASIC和FPGA啥區(qū)別？IDM和Fabless都是啥？數(shù)字電路和模擬電路區(qū)別是啥？選數(shù)字IC還是模擬IC？做設(shè)計(jì)/驗(yàn)證/后端/版圖/DFT/ATE哪個(gè)更好？
看到這，諸君可能已經(jīng)開(kāi)始頭疼了。
但是！只要通過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，任何復(fù)雜的概念和技能都可以被逐步掌握。所以從入門到精通，其實(shí)也沒(méi)有大家想象中的那么難。
這是一篇初學(xué)入門指南，歡迎分享~
01基礎(chǔ)知識(shí)和語(yǔ)言
老生常談的數(shù)電模電、數(shù)集模集、半導(dǎo)體物理，之所以老生常談，正是因?yàn)樗鼈兒苤匾?/p>
初學(xué)者都需要從最基本的數(shù)字邏輯門（如與門、或門、非門）開(kāi)始學(xué)，才能進(jìn)一步用這些基礎(chǔ)電路構(gòu)建更復(fù)雜的邏輯電路。
Verilog和SV是IC設(shè)計(jì)端工程師們的基本功，設(shè)計(jì)崗需要精通Verilog，驗(yàn)證崗需要精通SV。
除此之外，C語(yǔ)言、perl、Makefile、python、TCL、Shell這類腳本語(yǔ)言也需要學(xué)習(xí)，可以實(shí)現(xiàn)一些批量操作，都屬于基本的工作需要。不過(guò)不用學(xué)的太深，熟悉基本語(yǔ)法和命令就差不多了。
但需要注意，雖然verilog和C語(yǔ)言語(yǔ)法相似，但是底層邏輯確不一樣。C語(yǔ)言需要產(chǎn)出一個(gè)功能正確并能上生產(chǎn)的軟件程序；而Verilog要做的是描述硬件電路，追求的是物理層面的PPA（性能、功耗、面積）。
這也是芯片行業(yè)的魅力所在，芯片設(shè)計(jì)不僅需要考慮芯片功能和代碼，更要考慮物理層面的實(shí)現(xiàn)和生產(chǎn)。
02設(shè)計(jì)流程
芯片設(shè)計(jì)，是一個(gè)從芯片概念到芯片產(chǎn)品的復(fù)雜流程。
我們以數(shù)字芯片為例，大體需要經(jīng)歷需求分析、架構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、仿真和驗(yàn)證、綜合與優(yōu)化、版圖設(shè)計(jì)、測(cè)試等關(guān)鍵階段。
說(shuō)的更詳細(xì)一些：
芯片設(shè)計(jì)最首要的環(huán)節(jié)是分析需求，明確IC設(shè)計(jì)的目標(biāo)和需求，包括性能指標(biāo)、功耗要求等。
具體的設(shè)計(jì)工作以設(shè)計(jì)架構(gòu)（確定處理器核心、內(nèi)存結(jié)構(gòu)等）為起點(diǎn)，以生成可以布局布線的網(wǎng)表為終點(diǎn)，是用設(shè)計(jì)的電路實(shí)現(xiàn)需求。
主要包括RTL編程和仿真，前端設(shè)計(jì)還可以劃分為IC系統(tǒng)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、綜合、STA、邏輯等值驗(yàn)證 (equivalence check)。其中IC系統(tǒng)設(shè)計(jì)最難掌握，它需要多年的IC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和熟悉那個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，就像軟件行業(yè)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)一樣，而RTL編程和軟件編程相當(dāng)。
數(shù)字后端以布局布線為起點(diǎn)，以生成可以送交foundry進(jìn)行流片的GDSⅡ文件為終點(diǎn)。
根本目的是將設(shè)計(jì)的電路制造出來(lái)，在工藝上實(shí)現(xiàn)想法。后端設(shè)計(jì)包括芯片封裝和管腳設(shè)計(jì)，floorplan，電源布線和功率驗(yàn)證，線間干擾的預(yù)防和修正，時(shí)序收斂，自動(dòng)布局布線、STA，DRC，LVS等，要求掌握和熟悉多種EDA工具以及IC生產(chǎn)廠家的具體要求。
03芯片設(shè)計(jì)常用工具
一套好的EDA工具對(duì)于芯片設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)非常重要。在不同的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要使用的EDA也不同，比如綜合工具、布局工具、時(shí)序分析工具等等。
之前專門出過(guò)一篇文章講設(shè)計(jì)流程和EDA工具，指路：IC設(shè)計(jì)全流程科普，要用到的EDA工具有哪些？
04IC設(shè)計(jì)崗位分布
我們要清楚自己的工作主要處于設(shè)計(jì)流程中的哪個(gè)位置。即輸入是什么，產(chǎn)出是什么。
首先要有數(shù)字IC和模擬IC的概念，模擬電路IC是處理和提供模擬信號(hào)的器件，比如運(yùn)算放大器、線性穩(wěn)壓器、基準(zhǔn)電壓源等。數(shù)字電路IC就是處理數(shù)字信號(hào)的器件，比如CPU、邏輯電路等。
模擬IC的設(shè)計(jì)流程大致要經(jīng)歷：電路設(shè)計(jì)→仿真→版圖設(shè)計(jì)→后仿真→流片。
數(shù)字IC的流程就更加細(xì)分了：前端設(shè)計(jì)→驗(yàn)證→綜合→DFT→后端→后仿真→流片。
數(shù)字芯片和模擬芯片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程不同，崗位設(shè)置也就有所不同。
數(shù)字IC：
數(shù)字IC設(shè)計(jì)工程師：也就是前端設(shè)計(jì)工程師。需要根據(jù)芯片Spec，通過(guò)硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)RTL代碼，實(shí)現(xiàn)芯片的功能。負(fù)責(zé)描述并實(shí)現(xiàn)芯片的具體行為和功能，主要是邏輯設(shè)計(jì)。
數(shù)字IC驗(yàn)證工程師：驗(yàn)證工程師要對(duì)RTL代碼進(jìn)行EDA仿真，從中發(fā)現(xiàn)RTL代碼BUG后，再提交設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行BUG修復(fù)。這是保證芯片功能正確性和完整性最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
數(shù)字后端設(shè)計(jì)工程師：把驗(yàn)證后的RTL代碼轉(zhuǎn)化成門級(jí)網(wǎng)表，再通過(guò)布局布線、物理驗(yàn)證，最終產(chǎn)?供制造?的GDSII數(shù)據(jù)。后端設(shè)計(jì)也叫后端實(shí)現(xiàn)，是連接設(shè)計(jì)與制造的橋梁，主要實(shí)現(xiàn)物理設(shè)計(jì)。
數(shù)字DFT設(shè)計(jì)工程師：DFT可測(cè)性設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)電路時(shí)為了達(dá)到故障檢測(cè)目的所做的輔助性設(shè)計(jì)，也就是在電路設(shè)計(jì)之初就考慮測(cè)試的問(wèn)題，主要用來(lái)檢測(cè)生產(chǎn)故障。
模擬IC：
模擬IC設(shè)計(jì)工程師：模擬設(shè)計(jì)工程師需要從系統(tǒng)規(guī)格定義開(kāi)始，明確設(shè)計(jì)的具體要求和性能參數(shù)，然后進(jìn)行電路設(shè)計(jì)及電路仿真，最后通過(guò)模擬仿真來(lái)評(píng)估電路性能。模擬設(shè)計(jì)就是通過(guò)宏觀測(cè)量約束子電路的性能而實(shí)現(xiàn)電路功能與設(shè)計(jì)。
模擬版圖工程師：模擬版圖工程師要通過(guò)EDA設(shè)計(jì)?具，進(jìn)?布局布線等工作，最終?成可供芯?輸出的GDSII數(shù)據(jù)。模擬版圖是連接模擬芯片設(shè)計(jì)和制造的橋梁。
05項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備
項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)才是IC工程師最深的護(hù)城河。
芯易君經(jīng)常能收到未入行、甚至是已入行工程師提出的疑問(wèn)“IC設(shè)計(jì)/驗(yàn)證/后端做什么項(xiàng)目比較加分？”不同崗位的項(xiàng)目不同，這里就不再贅述，想要詳細(xì)了解的同學(xué)可以點(diǎn)擊文末“閱讀原文”
這里想和大家說(shuō)的是，很多同學(xué)做的項(xiàng)目雖然是一樣的，但是最終效果可以打60-100分不等。
以驗(yàn)證崗位為例，如果你負(fù)責(zé)一個(gè)ip模塊，然后從驗(yàn)證計(jì)劃開(kāi)始到覆蓋率收斂的走一遍，會(huì)遇到很多問(wèn)題，解決這些問(wèn)題才會(huì)是真的成長(zhǎng)，自己要把相關(guān)的項(xiàng)目吃透。不僅要知其然，更要知其所以然。
同樣是項(xiàng)目，含金量卻也分三六九等，流片項(xiàng)目就是含金量最高的那一類。主要原因有二：
1、流片經(jīng)歷是表示這個(gè)項(xiàng)目具備工程價(jià)值的有力佐證：
· 設(shè)計(jì)階段已經(jīng)達(dá)到了一定的成熟度和可靠性，才能進(jìn)入下一步——流片，來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)在實(shí)際硬件上的正確性和可行性；
· 仿真模型和實(shí)際硅片之間是存在差異的，流片可以幫助發(fā)現(xiàn)在仿真中未曾考慮到的問(wèn)題；
· 流片過(guò)程中會(huì)積累大量的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)可以幫助夯實(shí)未來(lái)工作的基礎(chǔ)。
2、資金消耗大，時(shí)間周期長(zhǎng)，不是所有高校/課題組都愿意花費(fèi)這個(gè)時(shí)間和精力的。這就導(dǎo)致了科研資源差距大。甚至在同一位指導(dǎo)老師手下，能流片的項(xiàng)目都被師兄師姐做的差不多了，也就沒(méi)有新的流片項(xiàng)目輪到學(xué)弟學(xué)妹了。
06持續(xù)學(xué)習(xí)適應(yīng)變化
IC設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷發(fā)展的領(lǐng)域，時(shí)常了解就業(yè)市場(chǎng)的需求，針對(duì)性的補(bǔ)充相關(guān)技能，持續(xù)學(xué)習(xí)新的技術(shù)和工具對(duì)于保持競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要。
最后，附上本文開(kāi)頭問(wèn)題的答案：
《芯片科普 | IC行業(yè)最全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂怼?/a>
IC學(xué)習(xí)之路上，IC修真院與你同行。共勉！
