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現(xiàn)如今IC設(shè)計行業(yè)正值風口,但還是有很多同學不清楚IC設(shè)計到底是什么?這個行業(yè)的全貌是怎樣的?更是不清楚自己適合其中的哪些崗位? 今天,我們就一次來把這些問題回答清楚。
一、什么是IC設(shè)計?
IC是Integrated Circuit的縮寫,即集成電路,是我們所說的芯片,IC設(shè)計就是芯片設(shè)計。 這里就需要科普一個概念:一顆芯片是如何誕生的? 就目前來說,有兩種芯片產(chǎn)出的模式。
1、一條龍全包 IC制造商(IDM)自行設(shè)計,由自己的產(chǎn)業(yè)線進行加工、封裝、測試、最終產(chǎn)出芯片。
2、環(huán)節(jié)組合 IC設(shè)計公司(Fabless)與IC制造公司(Foundry)相結(jié)合,設(shè)計公司將最終確定的物理版圖交給Foundry加工制造,封裝測試則交給下游廠商。 而IC設(shè)計,即上游設(shè)計中所處的部分。
二、IC設(shè)計的具體流程是怎樣的?
源于對處理信號類型的不同,芯片主要分為數(shù)字(Digital)與模擬(Analog)兩大類。 芯片設(shè)計這個環(huán)節(jié)分為前端和后端兩部分,但崗位并不只是兩個這么簡單,這個下面會講,以數(shù)字IC舉例。
如果要給小白解釋的話,可以這樣簡單的講: 設(shè)計一款芯片,明確需求(功能和性能)之后,先由架構(gòu)工程師設(shè)計架構(gòu),得出芯片設(shè)計方案,前端設(shè)計工程師形成RTL代碼,驗證工程師進行代碼驗證,再通過后端設(shè)計工程師和版圖工程師生成物理版圖。
設(shè)計環(huán)節(jié)到此為止,后面則是制造和封測環(huán)節(jié)。
物理版圖以GDSII的文件格式交給Foundry(臺積電、中芯國際這類公司)在晶圓硅片上做出實際的電路,再進行封裝和測試,就得到了芯片。
如果要專業(yè)一點來講解的話: 數(shù)字前端以設(shè)計架構(gòu)為起點,以生成可以布局布線的網(wǎng)表為終點,是用設(shè)計的電路實現(xiàn)需求。主要包括RTL編程和仿真,前端設(shè)計還可以劃分為IC系統(tǒng)設(shè)計、驗證、綜合、STA、邏輯等值驗證 (equivalence check)。其中IC系統(tǒng)設(shè)計最難掌握,它需要多年的IC設(shè)計經(jīng)驗和熟悉那個應(yīng)用領(lǐng)域,就像軟件行業(yè)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計一樣,而RTL編程和軟件編程相當。
數(shù)字后端以布局布線為起點,以生成可以可以送交foundry進行流片的GDSⅡ文件為終點。 根本目的是將設(shè)計的電路制造出來,在工藝上實現(xiàn)想法。后端設(shè)計包括芯片封裝和管腳設(shè)計,floorplan,電源布線和功率驗證,線間干擾的預(yù)防和修正,時序收斂,自動布局布線、STA,DRC,LVS等,要求掌握和熟悉多種EDA工具以及IC生產(chǎn)廠家的具體要求。
三、芯片設(shè)計環(huán)節(jié)上的崗位劃分
上面提到,目前芯片主要分為數(shù)字和模擬兩個方向,而不同方向也對應(yīng)不同的崗位。 相應(yīng)的流程中每個環(huán)節(jié),都需要不同職能的工程師,同樣以數(shù)字芯片設(shè)計為例。
系統(tǒng)架構(gòu)師
即芯片設(shè)計職業(yè)發(fā)展的天花板,經(jīng)驗決定能力的高級崗位,一般需要十年的數(shù)字IC全流程經(jīng)驗。 工作內(nèi)容:定義芯片Spec、搭建頂層架構(gòu)并建模、高層次仿真、制定設(shè)計分工。 薪資水平:百萬起步。
前端設(shè)計工程師
將架構(gòu)師的spec通過Verilog硬件描述語言設(shè)計RTL代碼,完成各模塊的功能。 任職要求:熟悉邏輯設(shè)計,熟悉數(shù)字芯片IP模塊,熟練掌握Verilog HDL語言 薪資水平:以今年應(yīng)屆生行情來看,起薪20W-40W。 后面所提到的功能驗證、后端設(shè)計及DFT,薪資基本與設(shè)計一致,只是后續(xù)職業(yè)發(fā)展不同罷了。
功能驗證工程師
為前端設(shè)計做設(shè)計的代碼進行糾錯,查找可能存在的問題和漏洞,確保RTL設(shè)計滿足芯片需求且且能正常運行。 任職要求:熟悉驗證工具,擅長軟件編程,了解SV和UVM。
后端設(shè)計工程師
將驗證無誤的RTL代碼轉(zhuǎn)化為門級網(wǎng)表,進行布局布線,時序分析,DRC/LVS等工作,在保證需求實現(xiàn)的基礎(chǔ)上減少面積,降低功耗。 任職要求:熟悉后端設(shè)計工具,熟悉版圖,了解芯片制造工藝。
DFT工程師
芯片內(nèi)部往往都自帶測試電路,DFT存在的意義是在設(shè)計時就考慮將來的測試,提高測試覆蓋率,縮短芯片測試時間。 崗位屬性決定了DFT的崗位需求并不像前三個那么多,相對冷門。 任職要求:熟悉DFT原理,流程,熟悉相關(guān)EDA工具。
版圖工程師
崗位內(nèi)容:根據(jù)后端工程師完成的電路設(shè)計圖,繪制版圖。 任職要求:熟練掌握版圖設(shè)計工具。 薪資水平:起薪10W-20W,版圖崗位當前市場供原小于求,所以薪資還在不斷上升。
四、如何選擇適合自己的崗位?
這是99%的同學都會遇到的問題,也是大多數(shù)同學都會陷入誤區(qū)的問題。
一個成電微電子的同學,一開始竟然要學版圖,而一個天坑專業(yè)轉(zhuǎn)行的同學,張口就是要學前端設(shè)計,還有那種本來沖著數(shù)字設(shè)計崗位去的,最終做了FPGA的活。
這樣的例子比比皆是,一方面是缺乏對崗位的正確認識,另一方面則是不了解市場要求。
先說設(shè)計,門檻最高。大多數(shù)公司會有專業(yè)或者學歷的限制,以IC修真院前端設(shè)計培訓學員比例來說明,要么是微電子專業(yè)的科班同學,要么是知名985/211的相關(guān)專業(yè)碩士,后者還需要具備一定verilog基礎(chǔ)。
而驗證和后端則是大多數(shù)轉(zhuǎn)行同學的選擇,以轉(zhuǎn)行難度來說,二者沒有區(qū)別,只是側(cè)重方向不同。驗證考驗代碼能力,如果之前接觸過其他編程語言,是會更好的入門;而后端則是考驗邏輯能力和英語水平,畢竟要接觸的所有工具都是全英文的。
版圖作為門檻最低的崗位,最大的好處就是簡單易上手,為普通本科及大專的同學提供一個更好的就業(yè)方向,無論從薪資水平還是工作環(huán)境上,都是要比原有工作要好上許多的。而目前市面上IC設(shè)計公司對版圖崗位的招聘比例也是大專更多一些。
結(jié)語
以上即是芯片設(shè)計全流程,以及設(shè)計環(huán)節(jié)上的崗位職責劃分,希望可以幫助同學們更好的認識IC行業(yè),了解IC行業(yè),最終成功進入IC行業(yè)。