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IC芯片生产流程：从设计到制造与封装
2021-06-14
芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样，先有晶圆作为地基，再层层往上叠的芯片制造流程后，就可产出必要的 IC 芯片〔这些会在后面介绍〕。然而，没有设计图，拥有再强制造能力都没有用，因此，建筑师的角色相当重要。但是 IC IC 设计做介绍。
在 IC 生产流程中，IC 多由专业 IC 设计公司进展规划、设计，像是联发科、高通、Intel 等知名大厂，都自行设计各自的 IC 芯片，提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。因为 IC 是由各厂自行设计，所以 IC 设计十分仰赖工程师的技术，工程师的素质影响着一间企业的价值。然而，工程师们在设计一颗 IC 芯片时，。
设计第一步，订定目标
在 IC 设计中，最重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是在设计建筑前，先决定要几间房间、浴室，有什么建筑法规需要遵守，在确定好所有的功能之后在进展设计，这样才不用再花额外的时间进展后续修改。
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IC 设计也需要经过类似的步骤，才能确保设计出来的芯片不会有任何过失。规格制定的第一步便是确定 IC 的目的、效能为何，对大方向做设定。接着是观察有哪些协定要符合，像无线网卡的芯片就需要符合 IEEE 等规範，不然，这芯片将无法和市面上的产品相容，使它无法和其他设备连线。最后那么是确立这颗 IC 的实作方法，将不同功能分配成不同的单元，并确立不同单元间连结的方法，如此便完成规格的制定。设计完规格后，接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像初步记下建筑的规画，将整体轮廓描绘出来，方便后续制图。在 IC 芯片中，便是使用硬体描述语言〔HDL〕将电路描写出来。常使用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等，藉由程式码便可轻易地将一颗 IC 地功能表达出来。接着就是检查程式功能的正确性并持续修改，直到它满足期望的功能为止。
有了电脑，事情都变得容易有了完整规画后，接下来便是画出平面的设计蓝图。在 IC 设计中，逻辑合成这个步骤便是将确定无误的 HDL code，放入电子设计自动化工具〔EDA tool〕，让电脑将 HDL code 转换成逻辑电路，产生如下的电路图。之后，反覆确实定此逻辑闸设计图是否符合规格并修改，直到功能正确为止。
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▲ 控制单元合成后的结果。
最后，将合成完的程式码再放入另一套 EDA tool，进展电路布局与绕线〔Place And Route〕。在经过不断的检测后，便会形成如下的电路图。图中可以看到蓝、红、绿、黄等不同颜色，每种不同的颜色就代表着一光罩。至于光罩终究要如何运用呢.
▲ 常用的演算芯片- FFT 芯片，完成电路布局与绕线的结果。
层层光罩，叠起一颗芯片首先，目前已经知道一颗 IC 会产生多的光罩，这些光罩有上下层的分别，每层有各自的任务。以下图为简单的光罩例子，以积体电路中最根本的元件 CMOS 为範例，CMOS 全名为互补式金属氧化物半导体〔plementary metal–oxide–semiconductor〕，也就是将 NMOS 和 PMOS 两者做结合，形成 CMOS。至于什么是金属氧化物半导体〔MOS〕.这种在芯片中广泛使用的元件比拟难说明，一般读者也较难弄清，在这裡就不多加细究。
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以下图中，左边就是经过电路布局与绕线后形成的电路图，在前面已经知道每种颜色便代表一光罩。右边那么是将每光罩摊开的样子。制作是，便由底层开场，依循上一篇 IC 芯片的制造中所提的方法，逐层