集成电路的设计方法探讨

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1集成电路的基本概念

集成电路是将各种微电子原件如晶体管、二极管等组装在半导体晶体或介质基片上，然后封装在一个管壳内，使之具备特定的电路功能。集成电路的组成分类：划分集成电路种类的方法有很多，目前最常规的分类方法是依据电路的种类，分成模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路。模拟信号有收音机的音频信号，模拟集成电路就是产生、放大并处理这类信号。与之相类似的，数字集成电路就是产生、放大和处理各种数字信号，例如DVD重放的音视频信号。此外，集成电路还可以按导电类型（双极型集成电路和单极型集成电路）分类；按照应用领域（标准通用集成电路和专用集成电路）分类。集成电路的功能作用：集成电路具有微型化、低能耗、寿命长等特点。主要优势在于：集成电路的体积和质量小；将各种元器件集中在一起不仅减少了外界电信号的干扰，而且提高了运行速度和产品性能；应用方便，现在已经有各种功能的集成电路。基于这些优异的特性，集成电路已经广泛运用在智能手机、电视机、电脑等数码产品，还有军事、通讯、模拟系统等众多领域。

2集成电路的发展

集成电路的起源及发展历史：众所周知，微电子技术的开端在1947年晶体管的发明，11年后，世界上第一块集成电路在美国德州仪器公司组装完成，自此之后相关的技术（如结型晶体管、场效应管、注入工艺）不断发展，逐渐形成集成电路产业。美国在这一领域一直处于世界领先地位，代表公司有英特尔公司、仙童公司、德州仪器等大家耳熟能详的企业。集成电路的发展进程：我国集成电路产业诞生于六十年代，当时主要是以计算机和军工配套为目标，发展国防力量。在上世纪90年代，我国就开始大力发展集成电路产业，但由于起步晚、国外的技术垄断以及相关配套产业也比较落后，“中国芯”始终未能达到世界先进水平。现阶段我国工业生产所需的集成电路主要还是依靠进口，从2015年起我国集成电路进口额已经连续三年比原油还多，2017年的集成电路进口额超过7200亿元。因此，在2018年政府工作报告中把推动集成电路产业发展放在了五大突出产业中的首位，并且按照国家十三五规划，我国集成电路产业产值到2020年将会达到一万亿元。中国比较大型的集成电路设计制造公司有台积电、海思、中兴等，目前已在一些技术领域取得了不错的成就。集成电路的发展方向：提到集成电路的发展，就必须要说到摩尔定律：集成度每18个月翻一番。而现今正处在技术变革时期，摩尔定律推进速度已大幅放缓，集成电路技术发展路径正逐步向多功能融合的趋势转变，围绕新型器件结构的探索正成为集成电路技术创新的主要焦点，物联网、云计算、大数据等迅速发展，引发了CPU计算架构发生变革。

3集成电路的设计方法

集成电路的设计流程主要有：设计规划和架构划分阶段、逻辑设计阶段、物理设计阶段、封装测试阶段，具体设计方法介绍如下：

3.1设计规划和架构划分

由于现在数码产品更新换代迅速，市场需求千变万化，在设计之初，就要对市场有大量调研并要有前瞻性的思考。此外，要将设计需求与实际产品设计的可行性与成本进行综合考量，由此初步确定产品开发蓝图。在系统设计阶段可以使用SPW、TannerEDATools等软件完成系统的描述、外部接口的情况、功能的定义、工作量的估计等各方面工作，再通过构建抽象的算法仿真模型，根据功能和性能的要求，选择和设计算法，然后通过仿真进行验证和评估。当验证通过后，一个集成电路的设计架构就被搭建起来了，接着就可以进入下一步的逻辑设计。

3.2逻辑设计

逻辑设计简言之就是写代码，编写硬件描述语言（HDL）代码，通过仿真手段验证代码，这里的验证指的是功能级验证，不涉及时间的信息。集成电路设计的关键一步就是用一些专业工具如ISE等把代码映射到库原件实现的门电路，也就是门级的网表，当然，门级网表也要验证，如果出现错误要从以上各个步骤寻找出错的原因。

3.3物理设计

在上一阶段得到网表之后，就可以着手各种元器件的布局以及导线的连接，连接后再次进行仿真模拟，然后就可以开始插入时钟树，形式验证。当这些步骤通过后，集成电路的大致版图就规划好了。

3.4集成电路的封装测试

将合格的晶圆按照设计好的版图进行加工组装成芯片的过程就叫做集成电路的封装。江苏的新潮科技和华达微电子是我国目前规模产值比较大的封装测试企业。此外，综合多家市场调研机构的数据，2016年全球集成电路封装测试产业的市场规模为509.7亿美元，具有很大的发展前景。

4结语

随着时代的发展进步，对集成电路的能耗、稳定性等方面的要求也不断增加，这就要求我们不断创新发展集成电路的设计思路与方法，为我国微电子技术的发展与崛起不懈努力。