Qui trình thiết kế vi mạch là một quy trình phức tạp bao gồm nhiều bước và giai đoạn khác nhau. Từ việc xử lý các thông số kỹ thuật hệ thống ban đầu cho đến sản xuất. Mỗi bước đều quan trọng để đạt được mục tiêu cuối cùng là phát triển một con chip với đầy đủ chức năng. Vậy các giai đoạn trong qui trình thiết kế vi mạch là gì? FPT Jetking sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan ngắn gọn trong bài viết dưới đây.
- Thiết kế hệ thống (System Design)
Phần thiết kế này đặc biệt quan trọng trong kiến trúc vi mạch, người đảm nhận công việc này thường là trưởng dự án. Người thiết kế phải lý giải 100% hệ thống sắp thiết kế và nghiên cứu phải chọn kiểu chip nào, xác định số lượng và kích cỡ bán dẫn được tích hợp trên chip đó, sử dụng công nghệ nào để sản xuất chip,…
Người thiết kế phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động của hệ thống, những đặc điểm về công nghệ, tốc độ xử lý, mức tiêu thụ năng lượng, cách phân bố các Pins, các lược đồ khối, các điều kiện vật lý (kích thước, nhiệt độ, điện áp…).
- Thiết kế chức năng (Functional Design)
Tiếp theo trong quá trình này là thiết kế chức năng. Nó liên quan đến việc xác định chức năng và hoạt động của chip. Điều này bao gồm việc tạo mô tả cấp cao về các yêu cầu của hệ thống và thiết kế các thuật toán cũng như luồng dữ liệu cần thiết để đáp ứng các yêu cầu đó. Mục tiêu của giai đoạn này là tạo ra một đặc tả chức năng có thể được sử dụng làm bản thiết kế chi tiết cho phần còn lại của quá trình thiết kế.
- Thiết kế logic (Logic Design)
Bước này liên quan đến việc tạo ra các mạch logic kỹ thuật số cần thiết để thực hiện chức năng được xác định trong giai đoạn thiết kế chức năng. Giai đoạn này bao gồm việc tạo một thiết kế logic bằng ngôn ngữ mô tả phần cứng (HDL) và xác minh tính chính xác của thiết kế bằng mô phỏng. Cụ thể:
- Thiết kế, mô phỏng và bố trí tương tự.
- Thiết kế và mô phỏng kỹ thuật số.
- Mô phỏng, mô phỏng và xác minh hệ thống.
- Thiết kế mạch (Circuit Design)
Trong qui trình thiết kế vi mạch, giai đoạn này liên quan đến việc thiết kế mạch vật lý của chip, bao gồm việc lựa chọn bóng bán dẫn, điện trở, tụ điện và các thành phần khác. Giai đoạn thiết kế mạch cũng liên quan đến việc thiết kế mạng lưới cung cấp điện và phân phối đồng hồ cho chip. Các công việc cụ thể gồm:
- Tổng hợp thiết kế kỹ thuật số.
- Thiết kế và thử nghiệm và tọ mẫu thử nghiệm tự động.
- Thiết kế cho khả năng sản xuất.
- Xác minh thiết kế vật lý (Physical Design Verification)
Xác minh thiết kế vật lý là quá trình kiểm tra bố cục vật lý của chip. Điều này liên quan đến việc xác định mọi vấn đề về thiết kế và đảm bảo rằng chip sẽ được sản xuất chính xác. Trong bước này, thiết kế bố trí mạch tích hợp được xác minh thông qua các công cụ phần mềm EDA như bộ mô phỏng logic, bộ phân tích logic, v.v. và các kỹ thuật khác nhau như Kiểm tra quy tắc thiết kế (DRC), Bố cục so với sơ đồ (LVS), phân tích thời gian và công suất để đảm bảo chức năng điện, logic và khả năng sản xuất chính xác.
- Xác minh và xác nhận (Verification and Validation)
Khi bạn đã hoàn thành việc thiết kế kiến trúc vi mạch của mình, đã đến lúc kiểm tra nó. Điều này được gọi là xác minh và xác nhận (V&V). V&V liên quan đến việc kiểm tra chip bằng nhiều nền tảng mô phỏng khác nhau để đảm bảo rằng nó đáp ứng chính xác tất cả các yêu cầu và chức năng của kiến trúc vi mạch. Nếu có bất kỳ lỗi nào trong thiết kế, nó sẽ xuất hiện trong giai đoạn phát triển này. Việc xác nhận cũng giúp xác định tính chính xác về mặt chức năng của một số nguyên mẫu được sản xuất ban đầu.
Cuối cùng là chế tạo thiết kế bố trí vật lý. Sau khi chip được thiết kế và xác minh, tệp. GDS sẽ được gửi đến xưởng đúc để chế tạo.
Mỗi giai đoạn của qui trình thiết kế vi mạch đều quan trọng để tạo ra một con chip thành công và hoạt động tốt. Bằng cách hiểu rõ các yêu cầu của từng giai đoạn, các nhà thiết kế chip có thể tạo ra các thiết kế hiệu quả, đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí để đáp ứng nhu cầu của khách hàng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau.
Vậy bạn đã bao giờ tò mò về cách mà chip được thiết kế và sản xuất trong thực tế chưa? Nếu câu trả lời là “có”, thì khóa học “Thiết kế vi mạch bán dẫn” là lựa chọn hoàn hảo nhất dành cho bạn. Trong HỌC KỲ 2: Kiến trúc và qui trình thiết vi mạch, FPT Jetking sẽ cung cấp từ kiến thức cơ bản và nâng cao về vi mạch, các nguyên lý cơ bản đến các giai đoạn sản xuất và công cụ mới nhất trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử. Bạn sẽ học cách thiết kế và sản xuất chip, từ khâu lập kế hoạch đến mô phỏng và thử nghiệm. Khóa học này không chỉ đơn thuần là một hành trình học tập mà còn là cánh cửa mở ra cơ hội nghề nghiệp trong một trong những lĩnh vực công nghệ phát triển nhất hiện nay.