如果只是科普大流程的話(huà)，從199X年硅片的制作流程就沒(méi)怎么變過(guò)，唯一對(duì)芯片設(shè)計(jì)造成比較大的影響的是隨著MOS管變小增加的Design Rule。

我來(lái)簡(jiǎn)單的說(shuō)一下模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)/制作方面的差別吧：

首先明確一點(diǎn)：所有的ASIC（Application-Specific Integrated Circuit），也即應(yīng)用芯片，都是有一個(gè)Design的目的，如果是在工廠里就是乙方提的要求；在PhD生涯里就是老板布置的活...

要成功通關(guān)，待我細(xì)細(xì)道來(lái)：

小怪：數(shù)字電路電路圖推薦武器：Verilog

數(shù)字電路一般用Verilog寫(xiě)，主要是因?yàn)榉奖悖ㄎ也挪桓嬖V你我手動(dòng)壘Standard Cell呢）。比如說(shuō)CPU級(jí)別的芯片，動(dòng)輒上億的MOS管， 就算一秒畫(huà)一個(gè)，不計(jì)連線時(shí)間，你得畫(huà)38個(gè)月。

小怪：數(shù)字電路仿真推薦武器：VCS，MMSIM

寫(xiě)完了Verilog，就要跑數(shù)字仿真了。一般會(huì)用到Synopsys的VCS或者Mentor Graphics的MMSIM之類(lèi)的。

這個(gè)仿真非常快，因?yàn)槊恳粋€(gè)MOS管都被看成是開(kāi)關(guān)，然后加上一些非常粗糙的模擬出來(lái)的延遲時(shí)間，目的是看你寫(xiě)出來(lái)的玩意能不能正常工作。

小怪：模擬電路電路圖推薦武器：Cadence（允許準(zhǔn)確擊打），SPICE（自由度高，可長(zhǎng)可短）等

這個(gè)就比較復(fù)雜了。因?yàn)槟M電路的自由度非常高! 比方說(shuō)，一個(gè)MOS管在數(shù)字電路條件下就是一個(gè)開(kāi)關(guān)，但是在模擬電路里面，根據(jù)柵極電壓和電路結(jié)構(gòu)不一樣，分分鐘完成：開(kāi)路-大電阻-放大器-電流源-導(dǎo)通各種功能。所以呢，模擬電路基本就得手畫(huà)了。

小怪：模擬電路仿真推薦武器：Spectre（精度最高），HSPICE，PSpice，HFSS等注：最好跟打小怪，模擬電路電路圖小怪用一樣的武器

模擬電路的仿真包括但不限于：調(diào)節(jié)分壓，仿真，模擬工作點(diǎn)等... 而且千萬(wàn)記住！設(shè)計(jì)過(guò)程中，精細(xì)（Swing≤100 mV）的模擬電路要做噪聲分析！不然各種地方的噪音分分鐘教你做人...好，現(xiàn)在假設(shè)我們有電路圖啦~

數(shù)字電路的電路圖長(zhǎng)這樣：

模擬電路的電路圖長(zhǎng)這樣：

下一步，就是要把這些東西變成實(shí)實(shí)在在的電路：

小Boss：綜合電路推薦武器：Design Compiler（DC）

數(shù)字電路需要用到Design Compiler，Synopsys公司出的大殺器，一招把Verilog轉(zhuǎn)成Verilog！這一步叫做Synthesis（綜合）。綜合出來(lái)的電路也是Verilog格式，但是長(zhǎng)這樣：

把一堆描述性質(zhì)的語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成真正的Standard Cell（標(biāo)準(zhǔn)門(mén)電路），Standard Cell長(zhǎng)這樣：

小Boss：模擬電路Layout

推薦武器：Cadence Layout Editor等

模擬電路就比較煩了， 一般會(huì)手畫(huà)，大概長(zhǎng)這樣：

這一個(gè)是比較規(guī)整的Design，來(lái)個(gè)不規(guī)整的：

師兄有云：畫(huà)模擬電路的Layout是體力活，我表示師兄說(shuō)的太對(duì)了！

小Boss：數(shù)字電路Layout必殺：向門(mén)神告狀（DRC/LVS Fail）推薦武器：IC-compiler，Encounter

數(shù)字電路接下來(lái)就需要Place and Route（布線）了。一般這個(gè)步驟由IC-Compiler / Encounter等工具來(lái)完成。具體就是，把綜合過(guò)的Verilog中的每個(gè)Standard Cell找到對(duì)應(yīng)的Standard Cell Layout，布置在用戶(hù)指定的范圍內(nèi)，然后自動(dòng)連線。

這個(gè)自動(dòng)連線就很講究：自動(dòng)布線要先連時(shí)鐘信號(hào)，然后連電源網(wǎng)絡(luò)，最后連其他的數(shù)字信號(hào)等。

時(shí)鐘信號(hào)默認(rèn)會(huì)使用雙倍線寬，如有分支，盡量使用對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)；然后使用用戶(hù)的方式架設(shè)電源網(wǎng)絡(luò)。為什么叫電源網(wǎng)絡(luò)呢？因?yàn)橐话闫系碾娫撮L(zhǎng)這樣：

power net這名字不是白起的...自動(dòng)布線就不展開(kāi)講了...學(xué)問(wèn)太多了（主要是制作工藝...）之后，還有一個(gè)很重要的步驟：Filler Cell，什么意思呢？數(shù)字電路的Standard Cell放完了，連好線了，大致長(zhǎng)這樣：

圖中的那幾個(gè)淡藍(lán)色的Cell就是Standard Cell，連線未顯示。你要敢把這個(gè)Design交到Fab去做，人家分分鐘咒你全家。

為什么呢？打個(gè)比方：我想讓你幫我剪一個(gè)窗花，給你一張A4紙（大概58800mm2），然后說(shuō)，我想要剪個(gè)窗花，但是窗花的總面積不要超過(guò)1mm2，最好還要有鏤空，有個(gè)人...blah blah blah...恩，差不多一個(gè)意思...

所以為了讓廠家和你不要那么難過(guò)，需要在片上沒(méi)東西的地方加上Filler，也就是長(zhǎng)得像Standard Cell但是里面就是一坨沒(méi)有連線的金屬和輕摻雜層的東西。

之后，兩大門(mén)神決定了你能不能提交：

門(mén)神1：Design Rule Check（DRC）必殺1：Area XX too small必殺2：XX to XX must be greater than or equal to 0.038必殺3：...推薦武器：Calibre RVE，ASSURA，仔細(xì)檢查+喊師兄幫忙

每一招都對(duì)應(yīng)的是（由于技術(shù)原因或者安全原因）無(wú)法被制作出來(lái)的部分。反正招招必死。想擊敗他必須一招都不能中（No Design Rule Violation）。

門(mén)神2：Layout Versus Schematic check（LVS）必殺：Layout does not match Schematic推薦武器：Calibre RVE，ASSURE，喊老板幫忙

確定你畫(huà)的這個(gè)奇形怪狀的Layout跟一開(kāi)始的電路圖是對(duì)的上號(hào)的。雖然此門(mén)神僅有一招，但是這招千變?nèi)f化，難以招架。

兩大門(mén)神都開(kāi)心了之后，你就可以把你做出來(lái)的這個(gè)Graphic Database System II（GDSII）文件交到廠商的手里了。

凡人即使有武器，挑戰(zhàn)這個(gè)Boss也屬不易。需要花重金升級(jí)武器才行，比如說(shuō)：

Boss：PCB Design必殺：信號(hào)太多，面積太小，驅(qū)動(dòng)太弱，電容太大，燒Chip推薦武器：Altium Design，Eagle等

做出了Chip之后，就需要畫(huà)一個(gè)配套的PCB，將外圍電路在板上搭建好，或者引至其他外設(shè)等。

最終Boss：System Design必殺：此Boss神通廣大，一切外部設(shè)備都可以喚來(lái)作為必殺推薦武器：The best weapon is the one between your ears，USE IT

最終，我們需要這個(gè)芯片在應(yīng)用中展現(xiàn)它的實(shí)力，所以一個(gè)不滿(mǎn)足需求的芯片就是渣渣。