集成电路设计基本流程

一颗芯片的诞生，可以分为芯片设计，芯片制造和封装三个环节。今天单独说一说芯片设计的流程。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。

1. 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。例如：成本控制在什么水平，需要多少TOPS的AI算力，是否功耗敏感，支持哪些qing接方式，系统需要遵循的安全等级等。

2. 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。

3. 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。

4. 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。