IC设计职位详解之“数字后端工程师”就业必学课程

数字后端处于数字IC设计流程的后端，属于数字IC设计类岗位的一种。一般来说，数字后端按岗位类别可以分为：逻辑综合，布局布线physical design，静态时序分析（STA），功耗分析Power analysis，物理验证physical verification等岗位。

一、数字后端主要干什么？

1.逻辑综合（Synthesis）：

主要负责将RTL code转换为实际后端使用的netlist网表, 一个好的网表对布局布线的工作起到决定性作用。要尽可能做到performance, power, area的优化。尤其是现如今的一些要求高性能的设计，对综合的要求非常高。

综合质量很大一定程度上取决于综合软件的性能，业界流行的两个综合工具是Synopsys的Design Compiler和Cadence的Genus，熟练的掌握两个工具的使用方法是综合工作的一个基本条件。

2.布局布线（PD）：

布局布线是数字后端中占比最大的工作，主要负责netlist到GDSII的转化过程，步骤包括Floorplan，Place，CTS，Optimize，Route，ECO等，确保自己负责的模块满足时序还有物理制造的要求。同时，需要协同其他工程师，及时提供他们需要的文件，比如def, spef，网表等。是数字后端中最核心的工作。

布局布线对工具的依赖程度较强，而且工具操作相对来说较为复杂。业界较为常用的是cadence的Innovus软件和Synopsys的ICC，掌握这两大工具的使用需要花费一定的时间。

3.静态时序分析（STA）：

静态时序分析简称为STA，时序验证分析是数字后端中的重要一块内容，芯片需要满足各种corner下面的setup,hold时序要求以及其他的transition, capacitance, noise等要求。STA需要制定整个芯片的sdc约束文件，选择芯片需要signoff的corner以及全芯片的timing eco流程。是一份难度要求很高的工作。

静态时序分析通常通常需要掌握Synopsys的primetime以及cadence的tempus两大软件的使用方法。

4.物理验证（PV）：

物理验证也是tape out前的一项重要事项。如果物理验证有错，那芯片生产就会失败。在布局布线工具中，软件只能检查到金属层上的物理违反，而真正的物理验证需要检查到器件底层（base layer）.因此，物理验证需要将金属层和底层金属合并到一起，进行全芯片的drc检查。同时，还需要做全芯片的LVS（版图与原理图一致性检查），ERC（电气规则检查）。确保芯片没有任何物理设计规则违反。

物理验证一般在mentor公司的calibre中进行，是业界标准的物理验证工具。

5.功耗分析（PA）：

功耗分析也是芯片signoff的重要一大块，随着现在芯片的规模越来越大，功耗在芯片的中的地位也越来越高。功耗分析的两大任务是分析IR drop（电压降）和EM（电迁移）。及时将结果反馈给布局布线任务组，让他们及时修改后端设计图，解决设计中潜在的问题。

一般功耗分析使用的工具有Ansys公司的redhawk，以及cadence公司的voltus和synopsys公司的ptpx。

二、数字后端主要打交道的人有哪些？

数字后端工程师通常都是以一个项目组作为一个团队，前面说的这些任务都会分为不同的角色。通常，一个项目中会有一名顶层工程师，一名STA工程师，一名功耗分析工程师，一名物理验证工程师以及若干名模块工程师，这些工程师需要相互合作，共同完成全芯片的RTL到GDSII的过程，同时确保没有时序以及物理验证上的违例。

数字后端工程师还需要经常与前端工程师打交道，确保网表的功能正确以及sdc的正确制定，及时将后仿文件交付给前端，让前端工程师能尽快通过仿真发现潜在的设计问题。

DFT工程师也是我们经常与要交流的，因为测试逻辑设计在现在的芯片中的比重越来越大，后端工程师需要与DFT工程师确认好测试SDC的制定，扫描链scan chain的物理走向等任务。

三、数字后端需要掌握的技能和条件。

1.数字后端主要以软件工具为主，主要掌握以下软件（以cadence, synopsys,mentor公司为主）

2.布局布线：Innovus/Encounter, ICC2/ICC

3.综合：DC， Genus

4.物理验证：Calibre

5.静态时序分析： PrimeTime, Tempus

6.功耗分析： Redhawk, Voltus，PTPX

每种平台需要你掌握的技能不大一样，通常学会每种平台下学会一种工具即可。一个初级工程师想全部掌握这些技能也很难，如果这些工具你都会使用，就变成老司机了。

由于数字后端工程师需要跑一些自动化的任务，所以掌握必要的脚本语言也是必须的，比如掌握下面知识就显得比较重要：

Verilog、TCL、Perl、Python

所有岗位主要看的两点：专业技能（skills）和项目经验（experience）。

所以除了上面列的这些技能，你能实际做过一两个项目，哪怕是一些小模块的后端设计，也是很重要的，尤其是做项目过程中积攒的debug经验。

如果你是在校学生，学校里实践数字后端的机会较少，所以基本上你只要简单懂一点流程以及时序方面的内容，可能就可以找到数字后端工程师的职位了。现在在校学生通过各种渠道（比如：ic修真院）学习，掌握了上面的这些技能，甚至积累了一两个项目经验。

四、数字后端谁可以学习？

现阶段，数字后端工程师主要以招聘本科以上学历，对专业的要求并不是很苛刻，非集成电路方向也可以，只要你掌握了上面的这些技能，哪怕不相关专业，比如材料、物理、自动化、机械等专业，也是可以成功应聘。

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