在IC生產(chǎn)流程中，IC芯片主要由專(zhuān)業(yè)IC設(shè)計(jì)公司進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)，如聯(lián)發(fā)科、高通、Intel等國(guó)際知名大廠(chǎng)，都自行設(shè)計(jì)各自專(zhuān)精的IC芯片，提供不同規(guī)格、效能的芯片給下游客戶(hù)選擇。

IC 設(shè)計(jì)詳細(xì)過(guò)程包含制定規(guī)格、設(shè)計(jì)芯片細(xì)節(jié)、畫(huà)芯片藍(lán)圖等步驟，具體如下：

1. 制定規(guī)格：

首先確定IC 目的、效能，并研究有哪些協(xié)定要符合，最后則是確定這顆IC 芯片的實(shí)作方法，將不同功能分配成不同的單元，并確立不同單元間連結(jié)的方式。

2.設(shè)計(jì)芯片細(xì)節(jié)：

使用HDL 將電路描寫(xiě)出來(lái)。常使用的HDL 有Verilog、VHDL 等，藉由程式碼便可將一顆IC 的功能表達(dá)出來(lái)。再進(jìn)一步檢查程式功能的正確性并修改。

3. 畫(huà)出設(shè)計(jì)藍(lán)圖：

IC 設(shè)計(jì)中，邏輯合成這個(gè)步驟便是將無(wú)誤的HDL code，放入EDA tool，讓電腦將HDL code 轉(zhuǎn)換成邏輯電路，產(chǎn)生電路圖。之后，就是確定此設(shè)計(jì)圖是否符合規(guī)格。

4. 電路布局、繞線(xiàn)、光罩疊層：

將合成完的程式碼再放入另一套EDA tool，進(jìn)行電路布局與布線(xiàn)。在經(jīng)過(guò)檢測(cè)后，便會(huì)形成相關(guān)的電路圖。

如下圖所示，可以看到藍(lán)、紅、綠、黃等不同顏色，每種不同的顏色就代表著一張光罩。

最后層層光罩，疊起一顆芯片。一顆IC 會(huì)產(chǎn)生多張的光罩，這些光罩有上下層的分別，每層有各自的任務(wù)。以CMOS 光罩示意圖為例，左邊為經(jīng)過(guò)電路布局與繞線(xiàn)后形成的電路圖，每種顏色代表一張光罩。右邊則是將每張光罩?jǐn)傞_(kāi)的樣子。制作時(shí)，便由最底層開(kāi)始，逐層制作，完成芯片。

IC 設(shè)計(jì)架構(gòu)小學(xué)堂

RISC 和CISC 是目前CPU 的兩種主要架構(gòu)，區(qū)別在于不同的CPU 設(shè)計(jì)理念和方法。

CISC 是一種微處理器指令集架構(gòu)(ISA)，每個(gè)指令可執(zhí)行一些低階操作，如從記憶體讀取、儲(chǔ)存、和計(jì)算操作，全部集中于單一指令中。

RISC 對(duì)指令數(shù)目和定址方式都做簡(jiǎn)化，使其更容易實(shí)現(xiàn)想要的工作內(nèi)容，指令并存執(zhí)行程度更好，編譯器的效率更高，使它能夠以更快的速度執(zhí)行操作。

目前市場(chǎng)存在的主流四大芯片架構(gòu)，一是以英特爾為首，基于CISC 的X86 架構(gòu)；二是以RISC 原理的ARM、MIPS、RISCV 三大架構(gòu)。

X86 架構(gòu)主要是用于電腦語(yǔ)言指令集。ARM 架構(gòu)是一個(gè)32 位元為主的精簡(jiǎn)指令集處理器架構(gòu)，其大量使用在許多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

ARM 由于節(jié)能的特點(diǎn)，ARM 處理器非常適用于行動(dòng)通訊領(lǐng)域，符合其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)為低耗電特性。

MIPS 架構(gòu)是一種采取RISC 的處理器架構(gòu)。1981 年由MIPS 科技公司開(kāi)發(fā)并授權(quán)。它是基于一種固定長(zhǎng)度的定期編碼指令集。而在改良后，這種架構(gòu)可支援高階語(yǔ)言的優(yōu)化執(zhí)行。其算術(shù)和邏輯運(yùn)算采用三個(gè)運(yùn)算元的形式，允許編譯器優(yōu)化復(fù)雜的表達(dá)式。

RISC-V 架構(gòu)則是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算RISC 原理建立的開(kāi)放指令集架構(gòu)。RISC-V 是在指令集不斷發(fā)展和成熟的基礎(chǔ)上建立的全新指令。

RISC-V 指令集完全開(kāi)源，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于移植Unix 系統(tǒng)，模組化設(shè)計(jì)，完整工具鏈，同時(shí)有大量的開(kāi)源實(shí)現(xiàn)和流片案例，得到很多IC 設(shè)計(jì)公司的認(rèn)同。