干货！一文看懂集成电路基础知识要点！

集成电路的分类

功能结构

集成电路，又称为IC，按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。 模拟集成电路又称线性电路，用来产生、放大和处理各种模拟信号(指幅度随时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等)，其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如3G手机、数码相机、电脑CPU、数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号)。

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集成电路芯片设计

自从芯片诞生以来，芯片的发展基本上遵循了英特尔公司创始人之一的Gordon E. Moore 1965年预言的摩尔定律。该定律说：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。

芯片设计是集成电路产业链中的关键环节，是连接市场需求和芯片加工的重要桥梁，是表现芯片创意、知识产权与专利的重要载体。设计的本质是创新，芯片加工工艺存在着物理限制的可能，而芯片设计则可以在不同层次的加工舞台上发挥无尽的创造活力，从这个意义上说，忽略设计，就忽略了明天，掌握了设计，就掌握了未来。

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集成电路芯片设计流程

根据电路功能和性能的要求，在正确选择系统配置、电路形式、器件结构、工艺方案和设计规则的情况下，尽量减小芯片面积，降低设计成本，缩短设计周期以保证全局优化，设计出满足要求的集成电路。

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集成电路芯片设计设计规模及工艺

设计规模：一般以等效逻辑门来计算，一个二输入与非门算1个门，一个触发器等效6个门，现在SoC(系统级芯片)都在100万门-1000万门级别。

工艺节点：一般以MOS晶体管沟通长度的特征值来表征工艺节点，如0.18um、0.13um、90nm、65nm、40nm、28nm为了降低成本，缩小芯片面积，还会有0.162um、0.11um、55nm等半工艺节点，它是通过光学的处理方法把版图数据X、Y方向各缩小10%，达到面积缩小20%。

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集成电路必备技术基础知识

(1)硬件描述语言知识。熟悉硬件描述语言(比如VerilogHDL)的基础语法、高级语法和与之匹配的硬件电路设计基础、高级电路设计案例等，理解VerilogHDL语法基础，了解逻辑电路、时序综合和状态机等复杂电路设计问题。

(2)电子设计自动化工具知识。熟练掌握模拟集成电路设计及仿真工具Cadence Spectre、版图设计工具Cadence Virtuoso、物理验证工具Mentor Calibre等的使用方法，数字方面掌握数字仿真设计工具Modelsim、逻辑综合工具Design Compiler、数字后端版图工具IC Compiler和Encounter等使用方法。

(3)集成电路设计流程知识。熟悉利用电子设计自动化(EDA)工具进行电路仿真、综合、版图设计、寄生参数提取和后仿真等设计流程。参考芯想事成：【零基础芯片入门课】Day 29 IC设计基础笔记

(4)集成电路制造工艺开发知识。熟悉半导体制造工艺全貌、前段制程概述、清洗和干燥湿法工艺、离子注入和热处理工艺、光刻工艺、刻蚀工艺、成膜工艺、平坦化 (CMP)工艺、CMOS工艺流程、后段制程工艺、后段制程等。

(5)集成电路封装设计知识。了解封装工艺流程、气密性封装与非气密性封装、典型封装技术、几种先进封装技术、封装性能的表征、封装缺陷与失效、缺陷与失效的分析技术

(6)集成电路测试技术及失效分析知识。了解集成电路测试流程，测试原理以及集成运算放大器、电源管理芯片、电可擦除编程只读存储器芯片、微控制器芯片、数模转换芯片等常见产品的测试方法。

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数字集成电路设计要求

前端设计篇

青铜段位要求：能根据硬件描述语言代码，分析数字电路基础逻辑功能的设计原理;能根据功能规范，使用硬件描述语言进行数字电路基础功能模块的设计开发;能使用仿真工具对代码进行仿真、编译和调试，完成功能仿真。必备知识：数字逻辑电路基础知识、硬件描述语言基础知识。

黄金段位要求：能根据应用需求与电路整体架构，确定复杂数字电路功能模块架构、可测性方案及实施方案;能根据复杂数字电路功能模块的指标要求，完成相应RTL 设计、仿真、逻辑综合、一致性检查、静态时序分析、功能验证等设计流程。必备知识：可测性方案设计知识、大规模数字集成电路设计流程知识。

钻石段位要求：能根据产品需求，确定系统架构及实施方案，进行大规模SoC 芯片的模块建模及可行性评估，分解模块并定义各模块的功能性能指标;能根据技术指标，完成集成电路整体设计、IP 集成、仿真、逻辑综合、一致性检查、静态时序分析、功能验证等设计流程;能规划集成电路整体版图布局和封装方案;能规划集成电路整体测试评估方案，并组织实施。必备知识：系统架构设计知识、高性能数字集成电路设计知识、系统验证及测试相关知识、集成电路低功耗设计技术知识。

数字验证篇

青铜段位要求：能根据数字电路设计方案，提取验证功能点，撰写简单数字电路验证文档;能使用计算机高级编程语言与脚本解释程序，开发简单的模块级数字电路验证环境，并正确分析数字电路的逻辑时序;能使用数字电路电子设计自动化工具，进行模块级数字电路测试及覆盖率分析。必备知识：数字集成电路设计及验证基础知识;计算机高级编程语言、硬件描述语言、脚本;编写语言的基础使用知识;数字电路覆盖率分析基础知识

黄金段位要求：能根据复杂数字电路模块的设计方案，提取验证功能点，撰写数字模块验证方案，开发接口和应用场景的测试用例;能使用数字电路验证工具，基于验证语言和脚本语言，开发复杂数字电路验证环境;能进行复杂数字电路的调试，定位跟踪问题，并对问题的解决方案提出建议。必备知识：验证方法学知识、数字电路验证流程知识、验证语言和脚本语言知识。

钻石段位要求：能根据产品功能需求及性能指标，制订大规模SoC 芯片验证方案，定义各功能测试点、模块测试用例及覆盖率指标;能采用UVM 验证方法学设计大规模SoC 芯片验证平台架构，搭建大规模SoC 芯片系统级验证环境。必备知识：高级验证方法学知识、主流通信协议知识。