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* 特別企劃－IC 設計流程與方法 IC 設計流程 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 電路設計：以硬體描述語言描述的電路設計, 經過檢查並確認符合當初的規格需求, 就可以開始著手畫出實際的電路圖。目前硬體描述語言也具備電路合成功能, 可快速產生所需的電路。 電路模擬：設計好的電路需進一步測試、驗證, 如果等 IC 生產出來才發現問題將形成重大的損失。 IC 設計流程 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 此階段可使用 SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) 之類的軟體進行模擬, 此外，目前硬體描述語言也具備模擬功能, 可幫助檢查設計的功能是否能正常運作。 IC 設計流程 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 IC 設計流程 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 佈局設計：模擬確認電路的功能, 就需產生實際的電路佈局 (Layout), 準備交給晶圓廠 (例如一般人耳熟能詳的台積電、聯電) 生產。 此時必須依據 IC 的實體規格, 將元件、電路一一安置到適當的位置, 完成的佈局也需再做檢查與確認。 IC 設計流程 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 例如 DRC (Design Rule Check) 是檢查電路有無違反晶圓廠提供的硬體參數、LVS (Layout versus schematic) 則是比對佈局是否與之前設計的電路相符、ERC (Electrical Rule Check) 則檢查電路的電氣特性, 例如有無短路的情況等。 IC 設計流程 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 通過重重的檢查、模擬與確認後, 需將最後的 IC 佈局輸出成業界標準的 GDS II (Graphic Database System) 檔案格式, 交給廠商製作光罩、生產晶圓、切割成晶粒, 接著進行 IC 的封裝 (將晶粒以塑膠或其它材質包裝起來) 與測試, 最後生產出來的就是 IC 成品。 IC 設計流程 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 台灣的封測 (封裝與測試) 產業和晶圓代工一樣, 市佔率都是世界首位, 知名的封測廠商如日月光、矽品等。 IC 設計流程 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 一個 IC 是由無到有的全新設計, 將上述的流程全部走完一遍, 稱為 Full-Custom 設計, 此種設計會得到最佳化的產品, 但設計成本也最高。 有的 IC 設計為了簡化設計過程、縮短時間, 會採用 Cell-Based 的設計。Cell 是指已事先設計好的 IC 電路單元 (例如編碼器、RAM 等等), 然後利用類似堆積木的方式, 將所需用到的 Cell 組合起來實現所需的 IC 功能。 IC 設計方法 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 此種設計隨可縮短設計時間、降低成本, 但產品效能會較 Full-Custom 設計來得差。 Cell-Based 的設計雖然簡化了一些設計過程, 但加上後續佈局、生產、封裝等製造過程, 從設計到產品上市要好幾個月, 而且對一些產量較少的特定功能 IC (ASIC, Application-Specific IC), 所需成本仍太高。 IC 設計方法 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 因而又有一種更快速的設計方式, 稱為 Gate-Array IC 設計, Gate-Array IC 是內部已經做好大量邏輯閘的『半成品』 IC, 設計者依需求, 只要以不同的電路將現有的邏輯閘連在一起, 就能設計出具備特定功能的 IC。 IC 設計方法 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 晶圓廠根據設計, 在已大量生產的『半成品』晶圓完成最後幾道步驟, 即可完成生產工作。因此可縮短 IC 製造時間、製造成本也較低。 IC 設計方法 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 另一種在既有 IC 上進行設計的方式稱為 PLD (Programmable Logical Device, 可程式化邏輯元件) IC 設計。不過『可程式化』IC 並不像 Gate-Array 是半成品, 而是已經完成的 IC 商品, 但其內部也是包含大量邏輯閘、Macrocell (已完成特定功能的邏輯單元。 IC 設計方法 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 例如算術邏輯單元 ALU、暫存器) 等, 且可由客戶依需要規劃其內部元件的電路繞線, 所以只要做不同的規劃, 就能實現不同功能的 IC 成品 (所以稱為『可程式化』)。 IC 設計方法 * 特別企劃－IC 設計流程與方法 IC 設計方法 * 6-1-4 布林代數的基本定理 吸收律 ( Absorption Law) X＋XY = X X?(X＋Y) = X 狄摩根定理 (DeMorgan Theorem ) * 6