芯片设计流程全讲解

~ 对于用户而言，系统运作涉及数字、模拟电路，以及软件和应用层面。电路世界与模拟世界互动，模拟电路捕捉外部信息，将其转化为二进制信号，供数字电路处理，再将处理结果转换回模拟信号输出，整个过程在系统软件的控制下进行，比喻为芯片的框架和灵魂。

数字集成电路设计流程漫长且精细，比如手机基带芯片，设计者首先面对的是协议文档。架构师决定哪些部分用硬件，哪些用软件；算法工程师研究协议，选择实现算法；设计工程师将算法转化为RTL描述；验证工程师则设计测试，验证RTL的功能与性能；数字实现工程师将目标转化为GDS，生产则依赖代工厂，而测试通常由第三方进行。

架构设计是关键，国内优秀架构师寥寥，他们创造芯片的灵魂，是行业顶端。虽然缺少专门的工具，但架构确定后，大量算法工程师跟进，运用C/C++进行精确仿真，确保各项指标。设计工程师将算法转化为RTL，使用EDA工具反复仿真和综合，同时编写SDC和功率意向，进行质量检查。

验证环节至关重要，从RTL编码开始，就与综合交错进行。随着设计复杂度提升，验证方法不断更新，目标是提高效率和可调试性。验证工程师需深入了解协议和设计，熟练使用多种工具，如C、S、M公司的验证工具。

数字验证中，FPGA被广泛用于验证，如Altera和Xilinx曾是领头羊。FPGA集成IP，如CPU和控制器，每个器件配置各异。ASIC的实现则通过综合、布局布线等步骤，工具包括Synplify和Quartus。

在实现阶段，包括综合、低功耗验证和功耗分析等，每个环节都与EDA工具密切相关，工具的选择和使用直接影响芯片质量。高级综合将高级语言转化为RTL，综合则是逻辑转化和优化的过程，涉及容量、速度和相关性的优化。

设计中，DFT工程师通过插入逻辑来诊断问题，这一步是稀缺且昂贵的资源。ECO（错误修复）工具在新引入的错误检测中起重要作用，如Conformal ECO。布局布线随着技术发展变得复杂，AI正尝试提升其智能化水平。

功耗分析和形式验证是实现过程中的关键环节，确保设计效率和功能正确性。低功耗验证关注设计的低功耗特性，而STA（时序分析）则确保满足时序要求。Power Signoff验证电源完整性，物理验证则确保电路符合制造规则。

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