Thiết Kế Vi Mạch Số

Share:
Bài viết này dành riêng cho chúng ta sinh viên siêng ngành năng lượng điện tử, kỹ thuật máy tính, khối hệ thống nhúng hoặc viễn thông ước muốn hiểu cơ bản về ngành "thiết kế vi mạch. "Cần buộc phải học các môn nào để có thể làm về lĩnh vực thi công vi mạch nói thông thường và xây đắp vi mạch số nói riêng?" là câu hỏi mà đa số chúng ta sinh viên băn khoăn. Trong nội dung bài viết này, tác giả cố gắng trình bày đông đảo kinh nghiệm bạn dạng thân để chúng ta sinh viên suy xét ngành kiến thiết vi mạch hoặc xây cất mạch tích đúng theo ( Integrated Circuit Design, VLSI design) hoàn toàn có thể tham khảo và định hướng nghề nghiệp sớm.

Bạn đang đọc: Thiết kế vi mạch số


Thiết kế vi mạch (Integrated circuit design tốt VLSI design) là 1 trong những ngành siêng nghiên cứu, phát triển và chế tạo các cpu điện tử, có cách gọi khác là mạch tích đúng theo (IC - Integrated Circuit).
*
Hình 1: chip điện tử (vi mạch)

Để tạo ra một chip (vi mạch) phải rất nhiều công đoạn khác nhau. Các công đoạn này có thể được phân làm hai nhóm mập là thiết kế/phát triển (design/development) và chế tạo (manufacturing). Hai nhóm béo này bao gồm rất nhiều bước khác nhau, từng bước một yêu mong một lượng kiến thức và kĩ năng nhất định khác công việc còn lại, tự đó có mang "vị trí công việc" (job) của các bạn.
Hiện tại, sinh hoạt Việt Nam, các công ty về nghành nghề vi mạch rất nhiều chỉ làm cho về thiết kế/phát triển, chưa có ngẫu nhiên công ty tiếp tế vi mạch nào. Nguyên nhân đó là vì các nhà máy thêm vào vi mạch cần phải có sự đầu tư thuở đầu rất lớn với không hề ít máy móc, thiết bị mắc tiền; thi công xây dựng đơn vị máy tinh vi và nguồn nhân lực có kỹ thuật, kinh nghiệm tay nghề cao vận hành. Những nhà máy thêm vào vi mạch hiện nay này triệu tập ở một số nước cải tiến và phát triển như Đài Loan (TSMC, UMC), Mỹ (GlobalFoundries), Nhật bạn dạng (Toshiba, Hitachi), nước hàn (Samsung, SK Hynix), china (SMIC, CSMC), ...
Trong khi đó, doanh nghiệp thiết kế/phát triển chỉ việc giải quyết nhị yếu tố đặc biệt là bản quyền phần mềm và nguồn nhân lực nên túi tiền đầu tư ban đầu thấp hơn. Doanh nghiệp chỉ xây đắp và trở nên tân tiến không sản xuất điện thoại tư vấn là Fabless (Fabrication-less).

Xem thêm: Những Bộ Phim Hài Hước Hàn Quốc Hay Nhất Trước Nay, Top 7 Phim Hàn Quốc Hay Nhất Mọi Thời Đại


*
Hình 2: đứng top 10 công ty Fabless năm 2017 (nguồn IC Insights)

Công ty hầu hết dựa bên trên đơn đặt hàng sản xuất từ những công ty khác, số đông không tự xây cất chip, gọi là Pure-play Foundry.Công ty vừa cấp dưỡng chip cho các công ty khác thường vừa thiết kế/phát triển cpu của riêng mình call là công ty IDM (Integrated Device Manufacturer) Foundy hoặc IDM.
*
Hình 3: đứng top 10 công ty Foundry năm 2017 (nguồn IC Insights)

*
Hình 4: Các loại hình công ty trong nghành nghề dịch vụ vi mạch, bán dẫn (semiconductor)

Công ty liên kết kinh doanh giữa doanh nghiệp fabless cùng foundry gọi là mô hình công ty fabless-foundry. Mục tiêu liên doanh của các công ty này là tận dụng ưu thế của hai bên để cách tân và phát triển sản phẩm xuất sắc nhất.
Như vẫn nói làm việc trên, ở vn hiện tại chỉ có những công ty về nghiên cứu/phát triển (Fabless) nên quá trình chủ yếu dành cho các bạn cũng ở ở những khâu nghiên cứu/phát triển.
*
Hình 5: các job chính của ngành thiết kế vi mạch số trên Việt Nam
Font-End designer:1. IC Designer:Phân tích bản vẽ xây dựng hệ thống, lõi IP. Ở đây, khối hệ thống được hiểu là 1 trong những SoC hoặc một chip hoàn hảo gồm những lõi IP liên kết với nhau.Làm tài liệu thể hiện kiến trúc, tài liệu tế bào tả thi công (specification)Làm tài liệu hướng dẫn sử dụng thi công (User guide or User Manual)Mô tả (viết) RTL code dùng ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog, VHDL hoặc ngôn ngữ mô tả hệ thống System Verilog, SystemCKiểm tra thi công mức cơ bản bằng các ứng dụng chuyên dụngKiểm tra cú pháp (syntax)Kiểm tra luật xây đắp (design rule)Mô phỏng kiến thiết khi không gắn với khối hệ thống (unit test)
Phân tích chiến lược kiểm tra một xây cất hoặc khối hệ thống (verification strategy): Các chức năng của xây dựng sẽ được kiểm tra bằng phương pháp nào? phương thức kiểm tra? làm sao để đảm bảo toàn bộ xây đắp được kiểm tra không thiếu (coverage)?Xây dựng môi trường thiên nhiên kiểm tra kiến tạo hoặc hệ thốngViết các testcase, testbench để kiểm traDebug (gỡ lỗi) trong quy trình kiểm tra thiết kếKiểm tra kết quả, đối chiếu kết quả
1. Synthesis engineer (Công việc này thường chia làm nhiều quy trình và rất có thể được thực hiện một phần bởi Front-End designer và một phần bởi Back-End designer)
Xây dựng môi trường xung quanh tổng hợpTổng hợp xây đắp tạo ra netlist trường đoản cú RTL codeKiểm tra tính tương đương giữa RTL với gate sau thời điểm synthesis (Equivalence Checking)Phân tích timing (STA)Phân tích, debug những lỗi về timing, design rule
Phân tích, kiến thiết logic DFT cho chip như MBIST/LBIST/SCAN/BSTạo test plan và kiểm tra patternTạo các DFT constraintPhân tích với debug lỗi DFT
Thiết kế planning tạo thành floorplanPlacementTổng hòa hợp cây clock CTS (Clock Tree Synthesis)RoutingKiểm tra DRC và LVS
Hiện nay những trường đại học có khoa điện-điện tử, năng lượng điện tử viễn thông hoặc khoa công nghệ đều giảng dạy các kiến thức cơ bản liên quan đến technology vi mạch, mạch tích đúng theo (integrated circuit) hoặc phân phối dẫn (semiconductor). Các chúng ta cũng có thể tham khảo tin tức ở một vài trường sau:
Một số trường ngơi nghỉ miền Nam:Đại học tập Bách Khoa TP. HCMĐại học tập Khoa học tự nhiên và thoải mái TP. HCMĐại học technology Thông tin TP. HCMĐại học Sư phạm nghệ thuật TP. HCMĐại học Tôn Đức ThắngĐại học bắt buộc ThơĐại học công nghiệp lương thực (khoa điện-điện tử gồm dạy về lập trình nhúng FPGA với Verilog HDL)Một số trường sinh hoạt miền Trung:Đại học Bách khoa Đà NẵngĐại học tập Duy TânMột số trường sống miền BắcĐại học tập Bách khoa Hà NộiĐại học tập Công nghiệp Hà NộiĐại học Lê Quý Đôn (Học viện kỹ thuật quân sự)Đại học tập Công nghệ, Đại học nước nhà Hà Nội
Các môn học và kiến thức hỗ trợ tại từng trường cũng có sự khác hoàn toàn và cân nặng môn học các làm nhiều người khó hình dung nên học gì? học như thế nào? hoặc mất nhiều thời gian nhằm tìm hiểu. Ở đây, tác chia thành 4 đội kiến thức các bạn cần tập trung đầu tư chi tiêu học để nhanh chóng hòa nhập với công việc sau khi ra trường. Bắt đầu mỗi team kiến thức, người sáng tác sẽ giải thích tại sao phải học? cùng học để làm gì? từ đó cạn các bạn hãy đối chiếu với đề cương những môn học trong trường để chọn lựa học tập.
*
Hình 6: Tổng hợp những kiến thức cơ bạn dạng cần đến ngành vi mạch
Nhóm kiến thức và kỹ năng cơ bản: có tác dụng nhóm kỹ năng và kiến thức chung của ngành năng lượng điện tửKiến thức về mạch điện cùng mạch điện tử: Những nguyên tắc và hoạt động cơ phiên bản của mạch điện là kỹ năng và kiến thức nền tảng cung cấp bạn hiểu, phân tích các hiện tượng, thông số kỹ thuật điện.Kiến thức về linh kiện điện tử: cpu cũng chỉ là 1 trong những loại linh phụ kiện điện tử. Bài toán hiểu về các linh phụ kiện điện tử sẽ cung ứng tốt trước khi tham gia học sâu rộng về vi mạch.Kiến thức về vi điều khiển, vi xử lý: những chip SoC hiện giờ đều gồm lõi vi xử lý bên phía trong nên kiến thức và kỹ năng này hay rất liên quan đến nhiều job trong nghành vi mạch. Bài toán học về vi xử lý nào không đặc biệt khi bạn mới ban đầu nên chớ hoang mang vì sao thế giới hay sử dụng ARM nhưng mà trường lại dạy dỗ về 8051? Cái bạn cần là hiểu về cấu trúc, chuyển động và sử dụng. Sau đó, việc mở rộng khám phá các lõi vi giải pháp xử lý khác là dễ dàng dàng.Kiến thức về lập trình với ngữ điệu Assembly và C đến vi tinh chỉnh và vi xử lý: những chip SoC đều phải có lõi vi xử lý bên trong thì nếu bạn làm công việc kiểm tra khối hệ thống hay lõi IP trong khối hệ thống thì cần sử dụng kiến thức này để tạo nên các demo kiểm tra. Sát bên đó, các bạn sẽ có được tầm nhìn của một user (người dùng chip) để khi xây dựng một lõi IP hay chip SoC, bạn sẽ phải nghĩ buộc phải làm cố kỉnh nào nhằm user rất có thể sử dụng công dụng và dễ ợt nhất.Nhóm loài kiến thức trình độ chung: là đông đảo kiến thức ship hàng trực tiếp cho công việc thiết kế vi mạch. Dù chúng ta làm công việc chuyên môn nào thì cũng cần bắt buộc biết.Kiến thức về quy trình xây dựng vi mạch (design flow): Tuy chúng ta không làm cho hết toàn bộ nhưng tổng quan cần phải nắm nhằm biết quá trình mình có tác dụng liên quan ra làm sao các các bước khác.Kiến thức về các thành phần logic (logic component) như AND, OR, XOR, NOT, AOI, OAI, Flip-Flop, Latch, ... để bạn cũng có thể mô tả specification của thiết kế, hiểu buổi giao lưu của thiết kế, netlist của thiết kế, ...Kiến thức về kiến thiết mạch số (digital xúc tích circuit design):Mạch tổng hợp (combinaltional circuit)Mạch tuần tự (sequential circuit)Máy tâm trạng (FSM - Finite State Machine)Đại số Boolean, bìa KarnaughKiến thức về CMOSHoạt động của CMOSCấu tạo của những cổng lô ghích theo quy mô CMOSKiến thức về ngôn từ lập trìnhNgôn ngữ miêu tả phần cứng Verilog, VHDL, System Verilog nhằm đọc hiểu và bộc lộ RTL code của thiết kếNgôn ngữ xây đắp phần cứng nút cao SystemCNhóm kỹ năng chuyên sâu đối với từng các bước cụ thểIC DesignerCấu trúc BUS khối hệ thống và những giao thức BUS phổ biếnCác kỹ thuật kiến thiết như xây cất đồng bộ, thi công bất đồng bộ, kiến tạo nhiều miền xung clock, xây cất tần số cao, kiến tạo công suất thấp, ...IC VerifierKiến thức về các cách thức kiểm tra xây cất như mô phỏng (simulation) hay bình chọn formal (formal verification)Ngôn ngữ thiết kế và mô rộp System Verilog (đã bao hàm Verilog) hoặc SystemC để xây dựng môi trường xung quanh mô rộp và trình bày RTL code của thiết kếPhương pháp mô bỏng UVM (Universal Verification Methodology) - có nhiều cách thức mô phỏng khác nhau nhưng cách thức này là cách thức phổ biến và new nhất. Tủ sách UVM được xây dựng trên ngôn từ System Verilog.Hiểu về VIP (Verification IP) - VIP là những quy mô được xây dừng sẵn vì chưng nhiều nhà cung ứng khác nhau để cung cấp mô phỏng thiết kế.Phân tích waveform - là kỹ năng quan trọng và đặc biệt quan trọng phục vụ mang đến debugBack-End DesignerKiến thức về quy trình thiết kế vật lý (physical thiết kế flow) với custom designThư viện công nghệ (technology library)Kiến thức về so sánh timing tĩnh (STA - Static Timing Analysis)Kiến thức về DFT (Design For Test)Sử dụng phần mềm công nghệ: Đối cùng với Back-End Designer bài toán hiểu, cấu hình đúng phần mền; thiết lập cấu hình các constraint đúng và đủ là rất quan trọng vì nó tác động trực tiếp đến unique của bạn dạng thiết kế Back-end như netlist, Layout.Nhóm kiến thức hỗ trợNgôn ngữ thi công và tế bào phỏng khối hệ thống SystemC để xây dựng môi trường mô bỏng và biểu thị thiết kế. Hiện tại nay, với ưu điểm giúp thừa trình thiết kế và mô bỏng nhanh hơn, SystemC đang rất được sử dụng ngày dần phổ biến. Code tế bào tả kiến tạo bằng SystemC gồm thể biến hóa được thành RTL code (Verilog hoặc VHDL) bằng phần mềm chuyên dụng.Kiến thức về nền tảng gốc rễ Linux vì các phần mềm chuyên dụng chạy trên gốc rễ này bài toán hiểu một chút ít về Linux, như setup phần mềm, kết cấu sắp xếp thư mục, nguyên tắc gọi với chạy phần mềm, thực hiện lệnh và làm việc trên terminal, ... Vẫn là những kỹ năng nối sát với các bước của các bạn mỗi ngàyKiến thức về những editor như VI, VIM vì khi thực hiện Linux, các bạn sẽ thao tác chủ yếu trên những editor nàyNgôn ngữ script như Perl, C-shell vì bạn sẽ sử dụng chủ yếu những công cố viết bằng những ngôn ngữ này để triển khai việc. Mục đích chính của các script là giúp đỡ bạn rút ngắn thời gian thao tác làm việc bằng cách tự động hóa các quá trình "tay chân".Kiến thức về FPGA: FPGA thì tương quan gì đến vi mạch? Khi áp dụng FPGA bạn cũng trở nên làm các các bước như thiết kế, RTL coding, tế bào phỏng, tổng hợp, so sánh timing, ... Tuy xây cất trên FPGA tất cả khác với thiết kế ASIC cơ mà các các bạn sẽ học được rất nhiều khái niệm thuật ngữ, tài năng chung như bên xây đắp ASIC.
*
Hình 7: các kiến thức hỗ trợ nên biết khi làm cho trong ngành kiến thiết vi mạch

Bài viết liên quan