數(shù)字IC設(shè)計(jì)工程師要具備哪些技能

學(xué)習(xí)“數(shù)字集成電路基礎(chǔ)”是一切的開始，可以說是進(jìn)入數(shù)字集成電路門檻的步。CMOS制造工藝是我們了解芯片的節(jié)課，從生產(chǎn)過程（宏觀）學(xué)習(xí)芯片是怎么來的，這一步，可以激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，產(chǎn)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

接下來，從微觀角度來學(xué)習(xí)半導(dǎo)體器件物理，了解二極管的工作原理。進(jìn)而學(xué)習(xí)場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理，這將是我們搭電路的積木。

導(dǎo)線是什么？這是一個(gè)有趣的話題，電阻、電容、電感的相互作用，產(chǎn)生和干擾，也是數(shù)字電路要解決的重要問題。

門電路是半定制數(shù)字集成電路的積木（Stardard Cell），所有的邏輯都將通過它們的實(shí)現(xiàn)。

存儲(chǔ)器及其控制器，本質(zhì)上屬于數(shù)模混合電路。但由于計(jì)算機(jī)等復(fù)雜系統(tǒng)中存儲(chǔ)器的日新月異，存儲(chǔ)器的控制器由邏輯層（數(shù)字）和物理層（模擬）一起實(shí)現(xiàn)。

FPGA是可編程門陣列，就是提前生產(chǎn)好的ASIC芯片，可以改配置文件，來實(shí)現(xiàn)不同的功能。常常用于芯片Tapeout前的功能驗(yàn)證，或者用于基于FPGA的系統(tǒng)產(chǎn)品（非ASIC實(shí)現(xiàn)方案，快速推向市場(chǎng)）。

可測(cè)試性設(shè)計(jì)（即Design For Test），通常用來檢測(cè)和調(diào)試生產(chǎn)過程中的良率問題。封裝和測(cè)試是芯片交給客戶的后一步。似乎這些與狹義的數(shù)字電路設(shè)計(jì)不相關(guān)，但這恰恰公司降低成本的秘訣。

后，還需要了解數(shù)字電路與模擬電路的本質(zhì)區(qū)別，這將會(huì)幫助我們?nèi)趨R貫通所學(xué)的知識(shí)。

IC半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)(二)

本征半導(dǎo)體    完全純凈的、具有完整晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。

硅或鍺是四價(jià)元素，其外層電子軌道上有四個(gè)價(jià)電子。在本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)中，相鄰兩個(gè)原子的價(jià)電子相互共有，即每個(gè)原子的四個(gè)價(jià)電子既受自身原子核的束縛，又為相鄰的四個(gè)原子所共有；每?jī)蓚€(gè)相鄰原子之間都共有一對(duì)價(jià)電子。這種組合方式稱為共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，圖5-1為單晶硅共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)的平面示意圖。通過HierarchicalArrayReduction(HAR)技術(shù)，NanoSim幾乎可以無限大的存儲(chǔ)器陣列。

在共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)中，每個(gè)原子的外層雖然具有八個(gè)電子而處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，但是共價(jià)鍵中的價(jià)電子并不像絕緣體中的電子被束縛得那樣緊，在室溫下，有數(shù)價(jià)電子由于熱運(yùn)動(dòng)能獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵束縛成為自由電子。

當(dāng)一部分價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子后，共價(jià)鍵中就留下相應(yīng)的空位，這個(gè)空位被稱為空穴。原子因失去一個(gè)價(jià)電子而帶正電，也可以說空穴帶正電。在本征半導(dǎo)體中，電子與空穴總是成對(duì)出現(xiàn)的，它們被稱為電子空穴對(duì)。

 如果在本征半導(dǎo)體兩端加上外電場(chǎng)，半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流：一是自由電子將產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電子電流；一是由于空穴的存在，價(jià)電子將按一定的方向依次填補(bǔ)空穴，亦即空穴也會(huì)產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成空穴電流。所以說，半導(dǎo)體中同時(shí)存在著兩種載流子(運(yùn)載電荷的粒子為載流子)——電子和空穴，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電的特殊性質(zhì)，也是半導(dǎo)體與金屬在導(dǎo)電機(jī)理上的本質(zhì)區(qū)別。02工藝特殊少用CMOS工藝數(shù)字IC多采用CMOS工藝，而模擬IC很少采用CMOS工藝。

IC設(shè)計(jì)方案行業(yè)的盆友都了解，數(shù)字集成電路所追求的并并不是加工工藝連接點(diǎn)。只是加工工藝，設(shè)計(jì)方案，板圖，實(shí)體模型，封裝這些全部全產(chǎn)業(yè)鏈上邊每個(gè)一部分的融合。而模擬電路IC是處理和提供模擬信號(hào)的器件，比如運(yùn)算放大器、線性穩(wěn)壓器、基準(zhǔn)電壓源等，它們都屬于模擬IC。而數(shù)字電路設(shè)計(jì)所追求的大量的則是系統(tǒng)架構(gòu)圖，優(yōu)化算法的提升，針對(duì)加工工藝則是無止盡的追求圖形界限少，功能損耗少，傳送延遲時(shí)間少。

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