集成電路設計的簡介是什麼

集成電路設計，是指以集成電路、超大規模集成電路為目標的設計流程。下面介紹一下集成電路設計的簡介是什麼。

1、集成電路設計最常使用的襯底材料是硅。設計人員會使用技術手段將硅襯底上各個器件之間相互電隔離，以控制整個芯片上各個器件之間的導電性能。PN結、金屬氧化物半導體場效應管等組成了集成電路器件的基礎結構，而由後者構成的互補式金屬氧化物半導體則憑藉其低靜態功耗、高集成度的優點成為數字集成電路中邏輯門的基礎構造。設計人員需要考慮晶體管、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，這是因為集成電路的所有器件都集成在一塊硅片上。金屬互連線的電遷移以及靜電放電對於微芯片上的器件通常有害，因此也是集成電路設計需要關注的課題。

2、隨着集成電路的規模不斷增大，其集成度已經達到深亞微米級（特徵尺寸在130納米以下），單個芯片集成的晶體管已經接近十億個。由於其極為複雜，集成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。集成電路設計的研究範圍涵蓋了數字集成電路中數字邏輯的優化、網表實現，寄存器傳輸級硬件描述語言代碼的書寫，邏輯功能的驗證、仿真和時序分析，電路在硬件中連線的分佈，模擬集成電路中運算放大器、電子濾波器等器件在芯片中的安置和混合信號的處理。相關的研究還包括硬件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、對於數字集成電路來説，設計人員更多的是站在高級抽象層面，即寄存器傳輸級甚至更高的系統級（有人也稱之為行為級），使用硬件描述語言或高級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寄存器傳輸級的硬件描述語言轉換為邏輯門級的網表。對於簡單的電路，設計人員也可以用硬件描述語言直接描述邏輯門和觸發器之間的連接情況。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文件，工廠根據該文件就可以在晶圓上製造電路。模擬集成電路設計涉及了更加複雜的信號環境，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集成電路。

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。集成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，集成電路物理版圖的佈局、佈線對於獲得理想速度、信號完整性、減少芯片面積來説至關重要。半導體器件製造的不可預測性使得集成電路設計的難度進一步提高。在集成電路設計領域，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件的輔助下進行寄存器傳輸級設計、功能驗證、靜態時序分析、物理設計等流程。

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