复杂繁琐的芯片设计流程
芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样，先有晶圆作为地基，再层层往上叠的芯片制造流程后，就可产出必要的 ic 芯片（这些会在后面介绍）。然而，没有设计图，拥有再强制造能力都没有用，因此，建筑师的角色相当重要。但是ic 设计中的建筑师究竟是谁呢？接下来要针对 ic 设计做介绍。
在 ic 生产流程中，ic 多由专业 ic 设计公司进行规划、设计，像是联发科、高通、intel 等知名大厂，都自行设计各自的 ic 芯片，提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。因为 ic是由各厂自行设计，所以 ic 设计十分仰赖工程师的技术，工程师的素质影响着一间企业的价值。然而，工程师们在设计一颗 ic 芯片时，究竟有那些步骤？设计流程可以简单分成如下。
设计第一步，订定目标
在 ic 设计中，最重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是在设计建筑前，先决定要几间房间、浴室，有什么建筑法规需要遵守，在确定好所有的功能之后在进行设计，这样才不用再花额外的时间进行后续修改。ic设计也需要经过类似的步骤，才能确保设计出来的芯片不会有任何差错。
规格制定的第一步便是确定 ic 的目的、效能为何，对大方向做设定。接着是察看有哪些协定要符合，像无线网卡的芯片就需要符合 ieee 802.11等规范，不然，这芯片将无法和市面上的产品相容，使它无法和其他设备连线。最后则是确立这颗 ic 的实作方法，将不同功能分配成不同的单元，并确立不同单元间连结的方法，如此便完成规格的制定。
设计完规格后，接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像初步记下建筑的规画，将整体轮廓描绘出来，方便后续制图。在 ic 芯片中，便是使用硬体描述语言（hdl）将电路描写出来。常使用的 hdl 有verilog、vhdl 等，藉由程式码便可轻易地将一颗 ic 地功能表达出来。接着就是检查程式功能的正确性并持续修改，直到它满足期望的功能为止。
▲ 32 bits 加法器的 verilog 范例。
有了电脑，事情都变得容易
有了完整规画后，接下来便是画出平面的设计蓝图。在 ic 设计中，逻辑合成这个步骤便是将确定无误的 hdl code，放入电子设计自动化工具（eda tool），让电脑将 hdl code 转换成逻辑电路，产生如下的电路图。之后，反覆的确定此逻辑闸设计图是否符合规格并修改，直到功能正确为止。
▲ 控制单元合成后的结果。
最后，将合成完的程式码再放入另一套 eda tool，进行电路布局与绕线（place and route）。在经过不断的检测后，便会形成如下的电路图。图中可以看到蓝、红、绿、黄等不同颜色，每种不同的颜色就代表着一张光罩。至于光罩究竟要如何运用呢？
▲ 常用的演算芯片- fft 芯片，完成电路布局与绕线的结果。
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童经理
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