半岛彩票芯片设计阶段会明确芯片的用途、规格和性能表现,芯片设计可分为规格定义、系统级设计、前端设计和后端设计4大过程。
规格定义,工程师在芯片设计之初,会做好芯片的需求分析、完成产品规格定义,以确定设计的整体方向。
系统设计, 基于前期的规格定义,明确芯片架构、业务模块、供电等系统级设计,例如CPU、GPU、NPU、RAM、联接、接口等。芯片设计需要综合考量芯片的系统交互、功能、成本、功耗、性能、安全及可维可测等综合要素。
前端设计,前端设计时,设计人员根据系统设计确定的方案,针对各模块开展具体的电路设计,使用专门的硬件描述语言(Verilog或VHDL),对具体的电路实现进行RTL(Register Transfer Level)级别的代码描述。代码生成后,就需要严格按照已制定的规格标准,通过仿真验证来反复检验代码设计的正确性。之后,用逻辑综合工具,把用硬件描述语言写成的RTL级的代码转成门级网表(NetList),以确保电路在面积、时序等目标参数上达到标准。逻辑综合完成后需要进行静态时序分析,套用特定的时序模型,针对特定电路分析其是否违反设计者给定的时序限制。整个设计流程是一个迭代的流程,任何一步不能满足要求都需要重复之前的步骤,甚至重新设计RTL代码。
后端设计,后端设计是先基于网表,在给定大小的硅片面积内,对电路进行布局(Floor Plan)和绕线(Place and Route),再对布线的物理版图进行功能和时序上的各种验证(Design Rule Check、Layout Versus Schematic等),后端设计也是一个迭代的流程,验证不满足要求则需要重复之前的步骤,最终生成用于芯片生产的GDS(Geometry Data Standard)版图。
芯片制造是一层层向上叠加的,最高可达上百次叠加。每一次的叠加,都必须和前一次完美重叠,重叠误差要求是1~2纳米。
芯片制作完整过程包括芯片设计、晶片制作、封装制作、成本测试等几个环节,其中晶片制作过程尤为的复杂。 精密的芯片其制造过程非常的复杂首先是芯片设计,根据设计的需求,生成的“图样”。
晶圆的成分是硅,硅是由石英沙所精练出来的,晶圆便是硅元素加以纯化(99.999%),接着是将些纯硅制成硅晶棒,成为制造集成电路的石英半导体的材料,将其切片就是芯片制作具体需要的晶圆。
该过程使用了对紫外光敏感的化学物质,即遇紫外光则变软。通过控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蚀剂,使得其遇紫外光就会溶解。
这时可以用上第一份遮光物,使得紫外光直射的部分被溶解,这溶解部分接着可用溶剂将其冲走。这样剩下的部分就与遮光物的形状一样了,而这效果正是我们所要的。这样就得到我们所需要的二氧化硅层。
将晶圆中植入离子,生成相应的P、N类半导体。具体工艺是是从硅片上暴露的区域开始,放入化学离子混合液中。
这一工艺将改变搀杂区的导电方式,使每个晶体管可以通、断、或携带数据。简单的芯片可以只用一层,但复杂的芯片通常有很多层,这时候将这一流程不断的重复,不同层可通过开启窗口联接起来。
这一点类似多层PCB板的制作制作原理。 更为复杂的芯片可能需要多个二氧化硅层,这时候通过重复光刻以及上面流程来实现,形成一个立体的结构。
经过上面的几道工艺之后,晶圆上就形成了一个个格状的晶粒。通过针测的方式对每个晶粒进行电气特性检测。
将制造完成晶圆固定,绑定引脚,按照需求去制作成各种不同的封装形式,这就是同种芯片内核可以有不同的封装形式的原因。
经过上述工艺流程以后,芯片制作就已经全部完成了,这一步骤是将芯片进行测试、剔除不良品,以及包装。