芯片是非常重要的電子器件,，智能手機,、筆記本電腦中都有芯片的身影。為了增進大家對芯片的認識,，本文將對芯片在設(shè)計的過程中存在的兩個難點予以介紹,。如果你對芯片，或者是本文的內(nèi)容具有興趣,，不妨和小編一起來繼續(xù)往下閱讀哦,。

　　第一關(guān),，難在架構(gòu)設(shè)計

　　芯片設(shè)計，環(huán)節(jié)眾多,，每個環(huán)節(jié)都面臨很多挑戰(zhàn),。以相對較為簡單的數(shù)字集成電路設(shè)計為例設(shè)計多采用自頂向下設(shè)計方式，層層分解后包括：

　　需求定義：結(jié)合外部環(huán)境分析,、供應(yīng)鏈資源,、公司自身定位等信息，提出對新一代產(chǎn)品的需求,，并進一步考慮產(chǎn)品作用,、功能、所需線板數(shù)量,、使用集成電路類型等,，精準定義產(chǎn)品需求。這一環(huán)節(jié)的難度在于對市場,、技術(shù)的未來趨勢準確判斷和對設(shè)計人員,、制造工廠等自身和產(chǎn)業(yè)鏈情況、能力的充分了解,。

　　功能實現(xiàn)：描述芯片需要實現(xiàn)的目標,，通常用硬件描述語言編寫。這一環(huán)節(jié)的難度在于對芯片整體可以達到的性能,、功能的把握,，既要充分滿足目標，又不能超過自身的能力上限,。

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計：根據(jù)芯片的特點,，將其劃分成接口清晰、相互關(guān)系明確,、功能相對獨立的子模塊,。這一環(huán)節(jié)難度在于對芯片結(jié)構(gòu)的熟悉，是否能用盡可能少的模塊和盡可能低的標準達到要求,。

　　邏輯綜合：開發(fā)者將硬件描述語言轉(zhuǎn)換成邏輯電路圖,。這一環(huán)節(jié)難度在于需要保證代碼的可綜合、清晰簡潔,、可讀性,，有時還要考慮模塊的復(fù)用性。

　　物理實現(xiàn)：將邏輯電路轉(zhuǎn)換成為有物理連接的電路圖,。這一環(huán)節(jié)難度在于如何根據(jù)制程,，使用盡可能少的元件和連線完成從RTL描述到綜合庫單元之間的映射，得到一個在面積和時序上滿足需求的門級網(wǎng)表,，并使內(nèi)部互不干擾,。

　　物理版圖：以 GDSII 的文件格式交給晶圓廠,，在硅片上做出實際的電路，再進行封裝和測試,，得到物理芯片,。

　　必須說明的是，芯片設(shè)計時,，需要考慮許多變量,，例如信號干擾、發(fā)熱分布等,，而芯片的物理特性,，如磁場、信號干擾,，在不同制程下有很大不同,，沒有數(shù)學公式可以直接計算，也沒有可套用的經(jīng)驗數(shù)據(jù)直接填入,，只能依靠EDA工具一步一步設(shè)計，一步步模擬,，不斷取舍,。每一次模擬之后，如果效果不理想,，就要重新設(shè)計一次,，對團隊的智慧、精力,、耐心都是極大考驗,。

　　第二關(guān)，難在驗證

　　芯片驗證目標是在芯片制造之前,，通過檢查,、仿真、原型平臺等手段反復(fù)迭代驗證,，提前發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)軟硬件功能錯誤,、優(yōu)化性能和功耗，使設(shè)計精準,、可靠,，且符合最初規(guī)劃的芯片規(guī)格。

　　它不是在設(shè)計完成后再進行的工序,，而是貫穿在設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)中的重復(fù)性行為,，可細分為系統(tǒng)級驗證、硬件邏輯功能驗證,、混合信號驗證,、軟件功能驗證,、物理層驗證、時序驗證等,。

　　驗證很難,，首先在驗證只能證偽，需要反復(fù)考慮可能遇到的問題,，以及使用形式化驗證等手段來保證正確的概率,，非常考驗設(shè)計人員的經(jīng)驗和智慧,。

　　其次在驗證的方法必須盡可能高效?，F(xiàn)在的芯片集成了微處理器、模擬IP核,、數(shù)字IP核和存儲器（或片外存儲控制接口）,，驗證復(fù)雜度指數(shù)級增長。如何快速,、準確,、完備、易調(diào)試地完成日益復(fù)雜的驗證,，進入流片階段,，是每個芯片設(shè)計人員最大的挑戰(zhàn)。

　　最后在驗證工具本身,。以常見的FPGA硬件仿真驗證為例,，90年代FPGA驗證最多可支持200萬門，每門的費用為1美元,。如今單位價格雖然大幅下降,，隨著芯片的復(fù)雜程度指數(shù)級增長，驗證的門數(shù)也上升到以千萬和億為計算的規(guī)模,，總體費用更加驚人,。

　　此外，F(xiàn)PGA本身也是芯片設(shè)計的一種?，F(xiàn)在大型設(shè)計（大于2千萬等效ASIC門）需要用多塊FPGA互聯(lián)進行驗證,，F(xiàn)PGA的設(shè)計面對RTL邏輯的分割、多片F(xiàn)PGA之間的互聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu),、I/O分配,、布局布線、可觀測性等現(xiàn)實要求,，這就又給設(shè)計環(huán)節(jié)增加了難度,。

　　以上便是此次小編帶來的芯片相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對芯片具備一定的了解,。如果你喜歡本文,，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容,。最后,，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!

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