1. 緒論

經過了立項和規格和計劃的確認，此處我們開始講芯片設計。

這個內容就挺多了，也可能是大家最關心的一個部分，可能要分幾次講。在整個流程中處于這位置。

此處由于我自己還是對數字芯片系統更了解，所以按數字的來。模擬芯片的設計流程后續有精力或者請個大佬補個概述。芯片的設計流程還是比較長的，我們先來個birdmap。這個圖很復雜，看不懂的名詞不要慌，我會一步一步講。

2. 算法設計

我們先來講第一部分，這個部分其實比較簡單。所以就在此處講講，后續不再單獨開章節來講這個東西。芯片最終還是算法的一種加速。如果一個東西你用C++都實現不了，芯片怎么可能實現。第一步就是算法。

算法實現其實有兩個步驟的。為什么有兩個步驟呢，這就涉及到浮點和定點的區別。浮點精讀高，但是硬件實現代價大，定點成本低，硬件實現代價小。一般先設計浮點算法，然后再犧牲一點精度，搞成定點算法。

浮點算法設計浮點算法偏重于功能，由于浮點精度高，最原始的功能一般會用浮點實現。比如你要整一個AI芯片，你首先得用pytorch或者tensorflow訓練出一個浮點網絡，看看效果是不是還行，能不能實現網絡正常的功能。算法鏈路先測試好了后續才能用芯片加速。浮點算法一般由純軟件工程師設計的。他們并不需要知道硬件實現，只需要對功能的正確性負責即可。

定點算法設計定點算法就是找個位置，把浮點中的指數為給歸一了。精度是肯定會損失的，但是換來了硬件設計的簡單。這個也容易理解，用芯片算一個3.5+0.025和用芯片算一個3500+25復雜程度完全不一樣啊。為了平衡精度和定點位寬，此處定點化可以有各種門道，比如采用批處理的定點化，一部分數據采用一個定點位置，另一部分數據采用另一個定點位置等等。總之就是，這一步實現的是如何用最小的定點位寬，在精度可接受的前提下實現浮點的算法。

3. 前端設計

和其他一些復雜的東西類似，比如編譯器，網站等等類似，芯片設計也有前端和后端之分，前端到網表，后端到版圖。

前端主要包含4個步驟：文檔設計、編碼、驗證、前端實現。主要就是從設計需求到網表的一個流程。

4. 后端設計

這個步驟，主要是把網表整成我們最后的版圖。可以直接丟給代工廠生產了。

一共7個步驟。此處給個概述，后面專門寫文章介紹。

準備：這一個步驟中準備主要是準備一些庫文件，前端準備好的網表，劃分好harden, 然后穿線。

設計規劃：設計規劃主要是擺放一些大件，比如memory硬核，IO PAD, 電源網絡等等，方便下一個步驟擺放小單元。

布局：這個步驟就把具體的單元擺放到版圖上。

綜合時鐘：把時鐘網絡擺放好，保證到各個地方的長度都差不多。

布線：真正把線聯通。此處會通過STA，不斷調整布局以及routing。

ECO:版圖搞定后，需要工程師手動修一些東西。

芯片收尾：加入dummy, filler cells等等，讓密度滿足光刻需求。

最后驗證：交芯片前，最后再驗證一把。主要包含了后仿，形式驗證，物理驗證。

這7個步驟完成以后，就可以交版圖給代工廠了，接下來就是等芯片回片。

最后的輸出大概這設個樣子的。

5. 總結

本篇內容是芯片設計的提綱。這個階段的輸入是設計需求，輸出是芯片版圖。設計主要涉及到3方面的內容，算法設計，芯片前端設計，芯片后端設計。一整個流程很長，至此芯片的設計過程就結束了，下一個過程就是制造！

審核編輯 ：李倩