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现如今IC设计行业正值风口,但还是有很多同学不清楚IC设计到底是什么?这个行业的全貌是怎样的?更是不清楚自己适合其中的哪些岗位? 今天,我们就一次来把这些问题回答清楚。

 

一、什么是IC设计?

 IC是Integrated Circuit的缩写,即集成电路,是我们所说的芯片,IC设计就是芯片设计。 这里就需要科普一个概念:一颗芯片是如何诞生的? 就目前来说,有两种芯片产出的模式。 

 

1、一条龙全包 IC制造商(IDM)自行设计,由自己的产业线进行加工、封装、测试、最终产出芯片。 

 2、环节组合 IC设计公司(Fabless)与IC制造公司(Foundry)相结合,设计公司将最终确定的物理版图交给Foundry加工制造,封装测试则交给下游厂商。 而IC设计,即上游设计中所处的部分。  

 

二、IC设计的具体流程是怎样的?

源于对处理信号类型的不同,芯片主要分为数字(Digital)与模拟(Analog)两大类。 芯片设计这个环节分为前端和后端两部分,但岗位并不只是两个这么简单,这个下面会讲,以数字IC举例。

 

如果要给小白解释的话,可以这样简单的讲: 设计一款芯片,明确需求(功能和性能)之后,先由架构工程师设计架构,得出芯片设计方案,前端设计工程师形成RTL代码,验证工程师进行代码验证,再通过后端设计工程师和版图工程师生成物理版图。

 

设计环节到此为止,后面则是制造和封测环节。

 

物理版图以GDSII的文件格式交给Foundry(台积电、中芯国际这类公司)在晶圆硅片上做出实际的电路,再进行封装和测试,就得到了芯片。

 

如果要专业一点来讲解的话: 数字前端以设计架构为起点,以生成可以布局布线的网表为终点,是用设计的电路实现需求。主要包括RTL编程和仿真,前端设计还可以划分为IC系统设计、验证、综合、STA、逻辑等值验证 (equivalence check)。其中IC系统设计最难掌握,它需要多年的IC设计经验和熟悉那个应用领域,就像软件行业的系统架构设计一样,而RTL编程和软件编程相当。

 

数字后端以布局布线为起点,以生成可以可以送交foundry进行流片的GDSⅡ文件为终点。 根本目的是将设计的电路制造出来,在工艺上实现想法。后端设计包括芯片封装和管脚设计,floorplan,电源布线和功率验证,线间干扰的预防和修正,时序收敛,自动布局布线、STA,DRC,LVS等,要求掌握和熟悉多种EDA工具以及IC生产厂家的具体要求。 

 

三、芯片设计环节上的岗位划分

 上面提到,目前芯片主要分为数字和模拟两个方向,而不同方向也对应不同的岗位。 相应的流程中每个环节,都需要不同职能的工程师,同样以数字芯片设计为例。 

 

系统架构师

 即芯片设计职业发展的天花板,经验决定能力的高级岗位,一般需要十年的数字IC全流程经验。 工作内容:定义芯片Spec、搭建顶层架构并建模、高层次仿真、制定设计分工。 薪资水平:百万起步。 

 

前端设计工程师

 将架构师的spec通过Verilog硬件描述语言设计RTL代码,完成各模块的功能。 任职要求:熟悉逻辑设计,熟悉数字芯片IP模块,熟练掌握Verilog HDL语言 薪资水平:以今年应届生行情来看,起薪20W-40W。 后面所提到的功能验证、后端设计及DFT,薪资基本与设计一致,只是后续职业发展不同罢了。 

 

功能验证工程师

 为前端设计做设计的代码进行纠错,查找可能存在的问题和漏洞,确保RTL设计满足芯片需求且且能正常运行。  任职要求:熟悉验证工具,擅长软件编程,了解SV和UVM。 

 

后端设计工程师

 将验证无误的RTL代码转化为门级网表,进行布局布线,时序分析,DRC/LVS等工作,在保证需求实现的基础上减少面积,降低功耗。 任职要求:熟悉后端设计工具,熟悉版图,了解芯片制造工艺。 

 

DFT工程师

 芯片内部往往都自带测试电路,DFT存在的意义是在设计时就考虑将来的测试,提高测试覆盖率,缩短芯片测试时间。 岗位属性决定了DFT的岗位需求并不像前三个那么多,相对冷门。 任职要求:熟悉DFT原理,流程,熟悉相关EDA工具。 

 

版图工程师

 岗位内容:根据后端工程师完成的电路设计图,绘制版图。 任职要求:熟练掌握版图设计工具。 薪资水平:起薪10W-20W,版图岗位当前市场供原小于求,所以薪资还在不断上升。

 

四、如何选择适合自己的岗位?

这是99%的同学都会遇到的问题,也是大多数同学都会陷入误区的问题。

 

一个成电微电子的同学,一开始竟然要学版图,而一个天坑专业转行的同学,张口就是要学前端设计,还有那种本来冲着数字设计岗位去的,最终做了FPGA的活。

 

这样的例子比比皆是,一方面是缺乏对岗位的正确认识,另一方面则是不了解市场要求。

 

先说设计,门槛最高。大多数公司会有专业或者学历的限制,以IC修真院前端设计培训学员比例来说明,要么是微电子专业的科班同学,要么是知名985/211的相关专业硕士,后者还需要具备一定verilog基础。

 

而验证和后端则是大多数转行同学的选择,以转行难度来说,二者没有区别,只是侧重方向不同。验证考验代码能力,如果之前接触过其他编程语言,是会更好的入门;而后端则是考验逻辑能力和英语水平,毕竟要接触的所有工具都是全英文的。

 

版图作为门槛最低的岗位,最大的好处就是简单易上手,为普通本科及大专的同学提供一个更好的就业方向,无论从薪资水平还是工作环境上,都是要比原有工作要好上许多的。而目前市面上IC设计公司对版图岗位的招聘比例也是大专更多一些。 

 

结语

以上即是芯片设计全流程,以及设计环节上的岗位职责划分,希望可以帮助同学们更好的认识IC行业,了解IC行业,最终成功进入IC行业。