设计一颗芯片有多难？
发布时间：2023-07-20来源：新思科技长电科技 SEMI半导体研究院
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需求定义
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功能实现
设计者们一般用Verilog或者VHDL等硬件描述语言，编写至少百万行起的代码，最终实现所有功能。
IP核的使用是提高设计效率的不二选择。IP核可以理解为已经设计完善的可重用模组。。
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功能验证
功能验证是保障最终流片成功非常重要的一步。现代码中的bug并持续修改，找到需要优化的性能和功耗，直到符合最初定义的芯片需求。
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逻辑综合
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物理实现
从最初的代码，到逻辑电路，再到晶体管电路（即物理版图），芯片设计的流程不断优化。在设计物理版图时，需要确保所有电路单元的正确连接，并符合制造时的工艺要求。物理版图是基于逻辑综合后的成果进行电路布局与绕线，从而形成晶体管在芯片上的形状、面积与位置，这一过程就是物理实现。
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晶圆制造
在按照相关技术要求进行设计完成后，芯片设计才算告一段落。之后，设计者们只需要将物理版图用标准的文件格式交给FAB厂，在晶圆硅片上刻蚀出实际的电路。
晶圆制造过程非常复杂，需要经历曝光、蚀刻、离子注入、金属填充、研磨等一系列步骤后，晶圆上的集成电路才能最终成型
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封装测试
然而晶圆本身是“脆弱”且“封闭”的，无法直接使用，只有经过封装和测试流程，才能最终生产出独立、连通、可靠的芯片成品。
那么，芯片究竟是怎样被封装的呢？
我们首先介绍一种技术成熟、使用广泛的封装方式——焊线封装。
第一步，我们会对晶圆进行减薄，然后，一整盘晶圆会被切割成许多独 立的裸芯片。
其中合格的裸片被逐个摘取，并贴合在基板上。随后，会有许多非常细的金属线被用于连接裸片与基板。
为了更好地固定并保护裸片和导线，我们还需要进行填充和加盖。最后，芯片外壳上会被标注品牌、型号等信息。
完成封装的芯片将进入测试环节，在专业的自动化测试仪器上接受一系列功能和性能测试，测试合格的芯片才能被用于各类电子产品，在生活中和我们见面。
之前介绍的焊线封装，大致遵循先切割晶圆、后封装裸片的顺序。相反的，晶圆级封装则先在晶圆上完成大部分封装测试步骤，之后再进行切割。
以晶圆级封装中的扇入型封装为例，为了减小成品芯片尺寸，我们会直接在晶圆上制作再布线层，然后进行植球，之后，晶圆才被切割成为单独的芯片单元。
晶圆级封装省去了导线和基板，从而实现了更小的芯片面积和更高的封测效率。正因如此，晶圆级封装被广泛应用在存储器、传感器、电源管理等对尺寸和成本要求较高的领域中。
随着摩尔定律的逐渐失效，芯片性能提升陷入前所未有的困境，而系统级封装的出现很有可能成为打破这一桎梏的胜负手。
通常芯片封装是为单独的裸芯片连接引脚并加盖，而系统级封装则可以一次将多个裸芯片以及无源器件作为一个整体进行封装。
具体来说不同功能的器件，被封装在同一基板上，完成键合和加盖。系统级封装完成后提供的模块，从外观上看仍然类似一颗芯片，却实现了多颗芯片联合的功能。
因此可以大幅降低PCB使用面积和对外围器件的依赖，也为设备提供更高的性能与更低的能耗。
系统级封装技术凭借其集成度高、灵活性强等优势，可以说如果没有Sip技术，我们使用的手机等移动设备就不可能做到这么轻薄
芯片生产的整个过程至少需要1到2年的时间
大概的研发费用已经超过千万
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- 设计一颗芯片有多难？（史上最强科普，超详细）
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