積體電路設計的簡介是什麼

積體電路設計，是指以積體電路、超大規模積體電路為目標的設計流程。下面介紹一下積體電路設計的簡介是什麼。

1、積體電路設計最常使用的襯底材料是矽。設計人員會使用技術手段將矽襯底上各個器件之間相互電隔離，以控制整個晶片上各個器件之間的導電效能。PN接面、金氧半導體場效電晶體等組成了積體電路器件的基礎結構，而由後者構成的互補式金氧半導體則憑藉其低靜態功耗、高整合度的優點成為數字積體電路中邏輯閘的基礎構造。設計人員需要考慮電晶體、互連線的能量耗散，這一點與以往由分立電子器件開始構建電路不同，這是因為積體電路的所有器件都整合在一塊矽片上。金屬互連線的電遷移以及靜電放電對於微晶片上的器件通常有害，因此也是積體電路設計需要關注的課題。

2、隨著積體電路的規模不斷增大，其整合度已經達到深亞微米級（特徵尺寸在130奈米以下），單個晶片整合的電晶體已經接近十億個。由於其極為複雜，積體電路設計相較簡單電路設計常常需要計算機輔助的設計方法學和技術手段。積體電路設計的研究範圍涵蓋了數字積體電路中數字邏輯的優化、網表實現，暫存器傳輸級硬體描述語言程式碼的書寫，邏輯功能的驗證、模擬和時序分析，電路在硬體中連線的分佈，模擬積體電路中運算放大器、電子濾波器等器件在晶片中的安置和混合訊號的處理。相關的研究還包括硬體設計的電子設計自動化（EDA）、計算機輔助設計（CAD）方法學等，是電機工程學和計算機工程的一個子集。

3、對於數字積體電路來說，設計人員更多的是站在高階抽象層面，即暫存器傳輸級甚至更高的系統級（有人也稱之為行為級），使用硬體描述語言或高階建模語言來描述電路的邏輯、時序功能，而邏輯綜合可以自動將暫存器傳輸級的硬體描述語言轉換為邏輯閘級的網表。對於簡單的電路，設計人員也可以用硬體描述語言直接描述邏輯閘和觸發器之間的連線情況。網表經過進一步的功能驗證、佈局、佈線，可以產生用於工業製造的GDSII檔案，工廠根據該檔案就可以在晶圓上製造電路。模擬積體電路設計涉及了更加複雜的訊號環境，對工程師的經驗有更高的要求，並且其設計的自動化程度遠不及數字積體電路。

4、逐步完成功能設計之後，設計規則會指明哪些設計匹配製造要求，而哪些設計不匹配，而這個規則本身也十分複雜。積體電路設計流程需要匹配數百條這樣的規則。在一定的設計約束下，積體電路物理版圖的佈局、佈線對於獲得理想速度、訊號完整性、減少晶片面積來說至關重要。半導體器件製造的不可預測性使得積體電路設計的難度進一步提高。在積體電路設計領域，由於市場競爭的壓力，電子設計自動化等相關計算機輔助設計工具得到了廣泛的應用，工程師可以在計算機軟體的輔助下進行暫存器傳輸級設計、功能驗證、靜態時序分析、物理設計等流程。

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