BOB半岛体育半导体行业的芯片设计流程及代表企业详解

　　芯片一般是指集成电路的载体，也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果，通常是一个可以立即使用的独立的整体。一颗小小的芯片，却包含了几千万个晶体管。芯片是电子设备中最重要的部分，承担着运算和存储的功能。

　　我们知道建造楼房是需要施工设计图的，有了施工设计图，工人们才知道如何去操作。因此，施工设计图的重要性不言而喻。

　　有人把芯片制造比喻为建造楼房，芯片设计就是那张施工设计图。但不同的是，相比那张施工设计图，芯片设计更为复杂，下面这张图就可以说明。

　　要想造个芯片，首先，你得画出来一个长这样的玩意儿给Foundry (外包的晶圆制造公司)BOB半岛·(中国)官方网站，如下图：

　　在IC设计中，最重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是在设计建筑前，先决定要几间房间、浴室，有什么建筑法规需要遵守，在确定好所有的功能之后在进行设计，这样才不用再花额外的时间进行后续修改。IC 设计也需要经过类似的步骤，才能确保设计出来的芯片不会有任何差错。

　　规格制定的第一步便是确定 IC 的目的、效能为何，对大方向做设定。接着是察看有哪些协定要符合，像无线网卡的芯片就需要符合 IEEE 802.11 等规范，不然，这芯片将无法和市面上的产品相容，使它无法和其他设备连线。最后则是确立这颗 IC 的实作方法，将不同功能分配成不同的单元，并确立不同单元间连结的方法，如此便完成规格的制定。

　　制定完规格后，接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像初步记下建筑的规画，将整体轮廓描绘出来，方便后续制图。在 IC 芯片中，便是使用硬体描述语言(HDL)将电路描写出来。常使用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等，藉由程式码便可轻易地将一颗 IC 地功能表达出来。接着就是检查程式功能的正确性并持续修改，直到它满足期望的功能为止。

　　再完整规画后，接下来便是画出平面的设计蓝图。在 IC 设计中，逻辑合成这个步骤便是将确定无误的 HDL code，放入电子设计自动化工具(EDA tool)，让电脑将 HDL code 转换成逻辑电路，产生如下的电路图。之后，反覆的确定此逻辑闸设计图是否符合规格并修改，直到功能正确为止。

　　将合成完的程式码再放入另一套 EDA tool，进行电路布局与布线（Place And Route）。在经过不断的检测后，便会形成如下的电路图。图中可以看到蓝、红、绿、黄等不同颜色，每种不同的颜色就代表着一张光罩。

　　目前已经知道一颗 IC 会产生多张的光罩，这些光罩有上下层的分别，每层有各自的任务。下图为简单的光罩例子，以积体电路中最基本的元件 CMOS 为范例，CMOS 全名为互补式金属氧化物半导体(Complementary metal–oxide–semiconductor)，也就是将 NMOS 和 PMOS 两者做结合，形成 CMOSBOB半岛·(中国)官方网站。至于什么是金属氧化物半导体(MOS)?这种在芯片中广泛使用的元件比较难说明，一般读者也较难弄清，在这里就不多加细究。

　　上图中，左边就是经过电路布局与绕线后形成的电路图，在前面已经知道每种颜色便代表一张光罩。右边则是将每张光罩摊开的样子。

　　整体来看，芯片设计是一门非常复杂的专业。多亏电脑辅助软体的成熟，才让 IC 设计得以加速。IC 设计厂十分依赖工程师的智慧，上面所述的每个步骤都有其专门的知识，皆可独立成多门专业的课程，像是撰写硬体描述语言就不仅仅需要熟悉程式语言，还需要了解逻辑电路是如何运作、如何将所需的演算法转换成程式、合成软体是如何将程式转换成逻辑闸等问题。

　　目前，国内芯片设计企业数量趋于稳定，截止2017年10月底，全国共有约1380家设计企业，比去年的1362家多了18家，总体变化不大。

　　从设计业销售变化情况来看， 2017年全行业销售预计为1945.98亿元，比2016年的1518.52亿元增长28.15%，在全球集成电路设计业所占的比重再次大幅提高。

　　从事通信芯片设计的企业从去年的241家增加到266家，销售额增长了30.7%BOB半岛·(中国)官方网站，达到899.74亿元。

　　2004年全球IC设计公司前50名中没有一家中国本土IC设计公司，2015 年海思半导体已经进入前十名，2016年海思与紫光展锐进入全球前十。此外北京豪威、中兴微电子、华大半导体、智芯微、汇顶科技等也进入前50，足以说明本土IC设计公司的实力以及发展速度。

　　据集邦咨询最新研究报告指出，2017年中国IC设计业产值预估达人民币2006亿元，而2016年中国IC设计业的销售额为1644.3亿元，年增率为22%，预估2018年产值有望突破人民币2400亿元，维持约20%的年增速。

　　前身是创建于1991年的华为集成电路设计中心。海思公司总部位于深圳，在北京、上海、美国硅谷和瑞典设有设计分部。海思的产品覆盖无线网络、固定网络、数字媒体等领域的芯片及解决方案，成功应用在全球100多个国家和地区;在数字媒体领域，已推出SoC网络监控芯片及解决方案、可视电话芯片及解决方案、DVB芯片及解决方案和IPTV芯片及解决方案。

　　紫光集团于2013年收购展讯通信，2014年收购锐迪科，并于2016年将两者整合为紫光展锐。作为紫光集成电路产业链中的核心企业，紫光展锐致力于移动通信和物联网领域核心芯片的自主研发及设计，产品涵盖2G/3G/4G/5G移动通信基带芯片、物联网芯片、射频芯片、无线连接芯片、安全芯片、电视芯片等。

　　目前，紫光展锐的员工数量超过4500人，在全球拥有14个技术研发中心，8个客户支持中心，致力成为全球前三的手机基带芯片设计公司、中国最大的泛芯片供应商和中国领先的5G通信芯片企业，并通过自主创新和国际合作的双轮驱动，稳步成为世界数一数二的芯片设计企业。

　　中兴微电子前身是成立于1996 年的中兴通讯 IC 设计部，主要从事有线、无线芯片的设计和开发工作，基带芯片从 3G、 WiMax、 LTE 等所有制式都是自主研发。中兴微电子掌握国际一流的IC设计与验证技术，拥有先进的EDA设计平台、COT设计服务、开发流程和规范，自研芯片研发并成功商用的有100多种，覆盖通讯网络、个人应用、智能家庭和行业应用等“云管端”全部领域，在国内处于行业前列。

　　2017年位列国内集成电路设计企业第四名，在智能卡及安全芯片、智能卡应用、模拟电路、新型显示等领域占有较大的份额。

　　智芯微公司打造基于顶层自主芯片引领和支撑，以安全传感、终端通信、能效控制为依托的业务发展模式，建设成为以智能芯片为核心的整体解决方案提供商。已开发“安全、主控、通信、传感、射频识别(RFID)”五大类 67 款芯片产品，累计销售各类芯片 8亿 颗。

　　1999年,在国家工业和信息化部(原信息产业部)的直接领导下，在发改委、财政部、科技部、商务部、北京市人民政府和中关村管委会等有关部门的大力支持下，由多位来自硅谷的博士企业家在北京中关村科技园区创建了中星微电子有限公司，启动并承担了国家战略项目——“星光中国芯工程”,致力于数字多媒体芯片的开发、设计和产业化。

　　2005年，中星微电子在美国纳斯达克证券市场成功上市，成为第一家在纳斯达克上市的具有自主知识产权的中国芯片设计企业。此外, 中星微电子还是中国“数字多媒体芯片技术国家重点实验室”的依托单位，并承担了国家发改委、信息产业部、科技部、商务部等多项重大项目。

　　公司致力于各类存储器(SPI NOR FLASH®、SPI NAND FLASHTM)、(GD32TM MCU)以及eMMC的设计研发，研发人员比例占全员比例60%以上，在中国(北京/合肥/西安/上海/深圳)、香港、、韩国、美国、日本、英国等多个国家和地区设有分支机构，营销网络遍布全球，并与多家世界知名晶圆厂、封装测试厂结成战略合作伙伴关系，为客户提供优质便捷的本地化支持服务。BOB半岛体育半导体行业的芯片设计流程及代表企业详解