集成電路的設計方法探討

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1集成電路的基本概念

集成電路是將各種微電子原件如晶體管、二極管等組裝在半導體晶體或介質基片上，然后封裝在一個管殼內，使之具備特定的電路功能。集成電路的組成分類：劃分集成電路種類的方法有很多，目前最常規的分類方法是依據電路的種類，分成模擬集成電路、數字集成電路和混合信號集成電路。模擬信號有收音機的音頻信號，模擬集成電路就是產生、放大并處理這類信號。與之相類似的，數字集成電路就是產生、放大和處理各種數字信號，例如DVD重放的音視頻信號。此外，集成電路還可以按導電類型（雙極型集成電路和單極型集成電路）分類；按照應用領域（標準通用集成電路和專用集成電路）分類。集成電路的功能作用：集成電路具有微型化、低能耗、壽命長等特點。主要優勢在于：集成電路的體積和質量?。粚⒏鞣N元器件集中在一起不僅減少了外界電信號的干擾，而且提高了運行速度和產品性能；應用方便，現在已經有各種功能的集成電路。基于這些優異的特性，集成電路已經廣泛運用在智能手機、電視機、電腦等數碼產品，還有軍事、通訊、模擬系統等眾多領域。

2集成電路的發展

集成電路的起源及發展歷史：眾所周知，微電子技術的開端在1947年晶體管的發明，11年后，世界上第一塊集成電路在美國德州儀器公司組裝完成，自此之后相關的技術（如結型晶體管、場效應管、注入工藝）不斷發展，逐漸形成集成電路產業。美國在這一領域一直處于世界領先地位，代表公司有英特爾公司、仙童公司、德州儀器等大家耳熟能詳的企業。集成電路的發展進程：我國集成電路產業誕生于六十年代，當時主要是以計算機和軍工配套為目標，發展國防力量。在上世紀90年代，我國就開始大力發展集成電路產業，但由于起步晚、國外的技術壟斷以及相關配套產業也比較落后，“中國芯”始終未能達到世界先進水平。現階段我國工業生產所需的集成電路主要還是依靠進口，從2015年起我國集成電路進口額已經連續三年比原油還多，2017年的集成電路進口額超過7200億元。因此，在2018年政府工作報告中把推動集成電路產業發展放在了五大突出產業中的首位，并且按照國家十三五規劃，我國集成電路產業產值到2020年將會達到一萬億元。中國比較大型的集成電路設計制造公司有臺積電、海思、中興等，目前已在一些技術領域取得了不錯的成就。集成電路的發展方向：提到集成電路的發展，就必須要說到摩爾定律：集成度每18個月翻一番。而現今正處在技術變革時期，摩爾定律推進速度已大幅放緩，集成電路技術發展路徑正逐步向多功能融合的趨勢轉變，圍繞新型器件結構的探索正成為集成電路技術創新的主要焦點，物聯網、云計算、大數據等迅速發展，引發了CPU計算架構發生變革。

3集成電路的設計方法

集成電路的設計流程主要有：設計規劃和架構劃分階段、邏輯設計階段、物理設計階段、封裝測試階段，具體設計方法介紹如下：

3.1設計規劃和架構劃分

由于現在數碼產品更新換代迅速，市場需求千變萬化，在設計之初，就要對市場有大量調研并要有前瞻性的思考。此外，要將設計需求與實際產品設計的可行性與成本進行綜合考量，由此初步確定產品開發藍圖。在系統設計階段可以使用SPW、TannerEDATools等軟件完成系統的描述、外部接口的情況、功能的定義、工作量的估計等各方面工作，再通過構建抽象的算法仿真模型，根據功能和性能的要求，選擇和設計算法，然后通過仿真進行驗證和評估。當驗證通過后，一個集成電路的設計架構就被搭建起來了，接著就可以進入下一步的邏輯設計。

3.2邏輯設計

邏輯設計簡言之就是寫代碼，編寫硬件描述語言（HDL）代碼，通過仿真手段驗證代碼，這里的驗證指的是功能級驗證，不涉及時間的信息。集成電路設計的關鍵一步就是用一些專業工具如ISE等把代碼映射到庫原件實現的門電路，也就是門級的網表，當然，門級網表也要驗證，如果出現錯誤要從以上各個步驟尋找出錯的原因。

3.3物理設計

在上一階段得到網表之后，就可以著手各種元器件的布局以及導線的連接，連接后再次進行仿真模擬，然后就可以開始插入時鐘樹，形式驗證。當這些步驟通過后，集成電路的大致版圖就規劃好了。

3.4集成電路的封裝測試

將合格的晶圓按照設計好的版圖進行加工組裝成芯片的過程就叫做集成電路的封裝。江蘇的新潮科技和華達微電子是我國目前規模產值比較大的封裝測試企業。此外，綜合多家市場調研機構的數據，2016年全球集成電路封裝測試產業的市場規模為509.7億美元，具有很大的發展前景。

4結語

隨著時代的發展進步，對集成電路的能耗、穩定性等方面的要求也不斷增加，這就要求我們不斷創新發展集成電路的設計思路與方法，為我國微電子技術的發展與崛起不懈努力。