芯片：设计、制造、封测
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生產半導體產品的過程，包括設計、制造、封測三大環節。
1、IC設計：是一個將系統、邏輯與性能的設計要求轉化為具體的物理版圖的過程，主要包含邏輯設計、電路設計和圖形設計等。將最終設計出的電路圖制作成光罩，進入下一個制造環節。由于設計環節主要通過計算機完成，所需的設備占比較少。
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2、IC制造：制造環節又分為晶圓制造和晶圓加工兩部分。前者是指運用二氧化硅原料逐步制得單晶硅晶圓的過程，主要包含硅的純化－＞多晶硅制造－＞拉晶－＞切割、研磨等，對應的設備分別是熔煉爐、CVD設備、單晶爐和切片機等；晶圓加工則是指在制備晶圓材料上構建完整的集成電路芯片的過程，主要包含鍍膜、光刻、刻蝕、離子注入等幾大工藝。
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3、IC封測：封裝是半導體設備制造過程中的最后一個環節，主要包含減薄／切割、貼裝／互聯、封裝、測試等過程，分別對應切割減薄設備、引線機、鍵合機、分選測試機等。將半導體材料模塊集中于一個保護殼內，防止物理損壞或化學腐蝕，最后通過測試的產品將作為最終成品投入到下游的應用中去。
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1.?設計
芯片設計分為前端設計和后端設計，前端設計（也稱邏輯設計）和后端設計（也稱物理設計）并沒有統一嚴格的界限，涉及到與工藝有關的設計就是后端設計。
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1.1 前端設計
1）系統設計（性能、功能要求）
首先企業在研發的時候，需要制訂好芯片規格，也就像功能列表一樣，包括芯片需要達到的具體功能和性能方面的要求。
2）RTL代碼設計（ 寄存器傳輸級代碼：行為設計、硬件描述語言Verilog）
半導體研發人員就需要使用硬件描述語言（如Verilog HDL是世界上最流行的硬件描述語言之一）將模塊功能以代碼來描述實現，也就是將實際的硬件電路功能通過硬件描述語言描述出來，形成寄存器傳輸級代碼。
3）RTL仿真（行為仿真）
一旦形成了代碼，這個時候就需要通過仿真驗證來檢驗編碼設計的正確性，檢驗的標準就是第一步制定的規格。看設計是否精確地滿足了規格中的所有要求。規格是設計正確與否的黃金標準，一切違反，不符合規格要求的，就需要重新修改設計和編碼。
4）邏輯綜合
仿真驗證通過之后進行邏輯綜合。邏輯綜合的結果就是把設計實現的硬件描述語言代碼翻譯成門級網表（網表是一類專業的、高效的信息化系統制作工具）。綜合需要設定約束條件，就是你希望綜合出來的電路在面積，時序等目標參數上達到的標準。
什么是綜合？綜合就是將RTL級verilog代碼用Design Compiler 工具 轉換/映射成用基礎門級單元表示的電路的過程。基礎門級單元也就是平時我們學的與非門，或非門，寄存器之類的，只不過，這些門級單元已經做成了標準的單元庫，我們可以直接使用軟件來調用，而不需要自己調用門級單元來搭建電路。簡單的來說，Design Compiler軟件就是做翻譯的工作——將代碼翻譯成實際電路，但又不僅僅是翻譯這么簡單，它涉及到電路的優化與時序約束，使之符合我們做制定的性能要求。?
一般來說，綜合完成后需要再次做仿真驗證。
5）時序仿真（STA）&功能驗證
然后再進行驗證，在時序上對電路進行驗證，檢查電路是否存在建立時間和保持時間的違例，這個步驟叫靜態時序分析；最后還要再進行驗證，它是從功能上對綜合后的網表進行驗證。
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前端設計會得到芯片的門級網表電路。
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1.2 后端設計
1）可測性設計
而到了后端設計，就要開始可測性設計。芯片內部往往都自帶測試電路，可測性設計的目的就是在設計的時候就考慮將來的測試。如果通過了可測性設計，那就可以進行布局規劃了，布局規劃能直接影響芯片最終的面積。
2）物理布局布線（得到版圖）
布局規劃完成后就需要對時鐘信號單獨布線，再進行普通信號布線，包括各種標準單元（基本邏輯門電路）之間的走線。
布線之后，對寄生參數提取，由于導線本身存在的電阻，相鄰導線之間的互感,耦合電容在芯片內部會產生信號噪聲，串擾和反射。這些效應會產生信號完整性問題，導致信號電壓波動和變化，如果嚴重就會導致信號失真錯誤。提取寄生參數進行再次的分析驗證，分析信號完整性問題是非常重要的。
3）版圖物理驗證（功能和時序驗證）
最后再對完成布線的物理版圖進行功能和時序上的驗證，后端設計就完成。
4）版圖（設計與制備之間的接口）
物理版圖驗證完成也就是整個芯片設計階段完成，下面的就是芯片制造了。物理版圖以GDS II的文件格式交給芯片代工廠（稱為Foundry）在晶圓硅片上做出實際的電路，再進行封裝和測試，就得到了我們實際看見的芯片。
集成電路設計的最終輸出是版圖，通過制版和工藝流片可以得到所需的集成電路。
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2.?制造
2.1?晶圓制造（硅->晶圓）
完成后端設計可以進行芯片制造了。芯片制造中，晶圓必不可少，從二氧化硅（SiO2）礦石，比如石英砂中用一系列化學和物理冶煉的方法提純出硅棒，然后切割成圓形的單晶硅片，這就是晶圓。
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2.2?光罩制作（光罩版圖-> ）
在半導體制造的整個流程中，其中一部分就是從版圖到晶圓（wafer）制造中間的一個過程，即光掩膜或稱光罩(mask)制造。這一部分是流程銜接的關鍵部分，是流程中造價最高的一部分，也是限制最小線寬的瓶頸之一。
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2.3 光刻（在晶圓上形成電路）
晶圓要經過金屬濺鍍、涂布光阻、蝕刻技術、光阻去除等過程將微型電路覆蓋到表面上，這樣一塊晶圓上就會形成很多的集成電路芯片。
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金屬濺鍍：將欲使用的金屬材料均勻灑在晶圓片上，形成一薄膜。
涂布光阻：先將光阻材料放在晶圓片上，透過光罩，將光束打在不要的部分上，破壞光阻材料結構。接著，再以化學藥劑將被破壞的材料洗去。
蝕刻技術：將沒有受光阻保護的硅晶圓，以離子束蝕刻。
光阻去除：使用去光阻液皆剩下的光阻溶解掉，如此便完成一次流程。
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最后便會在一整片晶圓上完成很多 IC 芯片，接下來送去封測廠商，將完成的方形 IC芯片從晶圓上切割開。
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3.?封測
封測應該是兩道工序：封裝和測試。
1）封裝是把電路（die）用塑料封起來，外部只留接觸的pin腳。
2）測試，也叫FT（final test）區別于WS(wafer sorting)，目的是最后出廠時保證你這個產品的性能滿足設計要求的。
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形成了集成電路芯片之后，最后還要通過嚴格的測試、切割，然后進行封裝。因為一顆芯片相當小且薄，如果不在外施加保護，會被輕易的刮傷損壞。此外，因為芯片的尺寸微小，如果不用一個較大尺寸的外殼，將不易以人工安置在電路板上。
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完成封裝后，便要進入測試的階段，在這個階段便要確認封裝完的 IC 是否有正常的運作，正確無誤之后便可出貨，這個時候才形成了一枚最終可用的芯片。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的芯片：设计、制造、封测的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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