1.什么是集成电路?

集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。采用半导体工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线在一块或几块半导体晶片上制作出来，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。集成电路通常用字母“IC”表示，其功能是对输入的信息进行加工处理。

先看看分立器件组成称的电路图和电路板。

试想能不能把这些分立半导体器件组成的电路微型化然后再做在一起?早在1952年，英国科学家G. W. A. Dummer就提出了集成电路的设想，1958年TI公司Clair Kilby的研究小组发明了第一块集成电路，包含12个元件，采用的是锗半导体。接下来的几十年集成电路得到了飞速发展，现在集成芯片包含几十亿晶体管已是常事，像华为麒麟1020、苹果A14这些采用5nm先进工艺的芯片，晶体管数量达到100亿以上。

以MCU(Microcontroller Unit)为例进一步认识芯片的构造，微控制单元又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )或者单片机，芯片内部包含微处理器(cpu)，并将内存(memory)、计数器(Timer)、PLL、A/D转换、UART、DMA等外围接口整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。 下图是MCU芯片的结构示意图。

通过芯片的版图和显微镜放大图片来了解芯片内部长什么样，下图是多款不同工艺芯片版图。

再看看集成电路芯片的显微照片。

2.集成电路产业链

IC 产业主要由设计业、制造业、封测业三大产业组成，除此之外，还有半导体材料、器件、设备、设计软件工具等附加产业。

早期，半导体公司多是从IC设计、制造、封装、测试到销售都一手包办的整合组件制造商(Integrated Device Manufacturer， 俗称 IDM)。典型的IDM 厂有Intel、TI、摩托罗拉、三星等公司。

由于摩尔定律的关系，半导体芯片的设计和制作越来越复杂、花费越来越高，单独一家半导体公司往往无法负担从上游到下游的高额研发与制作费用。1980年代末期，半导体产业逐渐走向专业分工的模式── FOUNDRY模式 (做晶圆代工和封装测试)、FABLESS模式(无厂，专注IC设计)和DESIGN SERVICE模式(芯片设计服务提供商)。知名的代工厂(Foundry，一般只负责制造、封装或测试的一个环节)有TSMC、UMC、Charter、SMIC、日月光、矽品、长电科技、华天科技等，知名的FABLESS有高通、联发科、博通(Broadcom)、华为、AMD等，知名DESIGN SERVICE有ARM、Imagination、Synopsys (新思科技)、Cadence、Mentor Graphics等。下图为三大主要产业的分工图。

3、IC大致分类

IC从电路特性上可分为模拟IC和数字IC，如运算放大器是模拟IC，编码器芯片是数字IC，当然很多芯片是两者混合设计的。从定制程度上分可分半定制IC和全定制IC，FPGA/CPLD属于半定制芯片，典型特点是用户可编程改变内部逻辑，ASIC(专用集成电路)属于全定制芯片，通用的CPU、GPU一般也是全定制芯片，它们特点是一旦设计制造完成后电路就固定了，无法再改变。事实上，不论它是模拟的、数字的，或两者的混合，任何定制的芯片都是一个ASIC。SOC(片上系统或系统级芯片)可用FPGA实现，也可设计成ASIC，它一般即包含数字逻辑设计又包含模拟电路设计。

4、数字IC研发流程

数字IC研发的大致流程如下图，首先是规格定制(订定目标)，接着是用硬件描述语言描述规格中的功能，代码实现的功能是否符合预期需要模拟验证，发现代码的功能和规格不一致时需要返回修改设计直到功能正确，验证通过后把RTL代码综合成与工艺相关的门级电路，门级网表需要做功能验证和形式化对比验证，验证通过后方可进行后端的布局布线，布线完成后需要做后仿验证和各种规则检查，一切OK后方可送至芯片代工厂加工制造。

5、集成IC设计相关知识

集成IC所牵涉的知识非常广，人的精力有限，一个人不大可能把所有的知识都掌握，因此我们需要有选择性的进行学习，工作需要用那些知识点就先学那些知识点，边学边用，实践中成长。芯片设计相关的知识点大致如下：

系统知识 计算机、通信、信息、控制等学科。

编程知识 verilog/VHDL 脚本语言(tcl、perl、python等)。

电路知识 模拟、数字、模数混合、RFIC、MMIC。

工具知识 cadence、synopsys等软件工具。

工艺知识 元器件特性和模型、工艺原理和过程。

Linux知识 linux基本操作。

6、IC设计中任务和职位关系

左边为任务，右边为职位，对应起来看就行。

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