前言：

芯片作為現代電子產品的核心部件，一直充當著“大腦”的位置，其技術含量和資金極度密集，生產線動輒數十億上百億美金。

芯片制造的完整過程包括：芯片設計、晶圓制造、封裝、測試等幾個主要環節，其中每個環節都是技術和科技的體現。

單從芯片設計來講，自八十年代EDA（“電子設計自動化”）技術誕生以來，設計大規模集成電路的難度大大降低，設計工程師們只需要借助EDA軟件將語言編譯成邏輯電路，之后再進行一段時間的調試就可以了。但重點是盡管有了EDA也并不代表芯片設計這件事很容易，芯片設計仍然是一個集高精尖于一體的復雜系統工程。

敲黑板，戴眼鏡，既然大家普遍對芯片制造的難度有一定的了解，那這篇文章希望可以讓大家對芯片設計的難度也有共同的認知。

難點1一架構

芯片設計有很多環節，每一個都不可或缺，且都有其各自的難點。如若需要評估整個設計流程的難度，還需要拆分開來看，按照順序，想要完整設計出一個芯片的基本架構，步驟通常有：

需求分析：

芯片應用無處不在，市場需求各異。芯片設計首先要明確需求，包括市場趨勢、工廠能力、設計人員等。

前端設計：

芯片前端設計主要包括HDL編碼，仿真驗證，STA,邏輯綜合，簡而言之就是從輸入需求到輸出網表的過程。

以上及其他未被列出的前端設計步驟，均需要designer嚴謹、周密的思維方式；需要對芯片的性能性質等有良好的把揮；需要超于常人的精力，絕非一日之功可以達成。

后端設計：

芯片后端設計主要包括DFT,布局規劃，布線，CTS,版圖物理驗證，簡而言之就是從輸入網表到輸出GDSI文件的過程。

必須說明的是，芯片設計時，均需要考慮許多變量，例如信號干擾、發熱分布等，而芯片的物理特性，如磁場、信號干擾，在不同制程和不同環境下有很大不同，且無現成公式套用計算，只能依靠EDA工具不斷試錯、模似和取舍。每一次模擬之后，如果效果不理想，就要重新設計一次，對團隊的智慧、精力、耐心都是極大考驗。

難點2一流片

在IC設計領域，流片即指試生產，就是說設計完電路以后，先生產一部分以供試使用。雖然流片看起來是芯片制造的步躁，但實際屬于芯片設計.

檢驗流片在芯片設計到制誥的過程中，是一個不可或缺的步驟。流片技術上不困難，因為芯片設計基于現有工藝，除了少量需要芯片設計企業指導的生產之外，困難在于錢、錢、錢。在設計的時發現某個地方可以法行優化，但又怕給芯片帶來不可預估的后果，若根據有錯誤的設計方案若手制造，那么損失難以估量。

流片一次有多貴？先引用CMP（Circuits Multi-Projets,美國一家非營利性多項目晶圓服務組織）的公開報價吧。

按照這份報價，以業內裸芯（die）面積最小的處理器高通驍龍855為例（尺寸為8.48毫米×8.64毫米，面積為73.27平方毫米），用28納米制程流片一次的標準價格為499,072.5歐元，也就是近400萬元人民幣！

然后，芯片設計企業可以拿到什么呢？25個裸芯，平均每個16萬元！

更重要的是，流片根本不是一次性的事啊！

芯片設計的完整性、正確性，需要流片來檢驗。從電路圖到芯片，每個工藝步驟都要可行，電路都要符合性能和功能的要求。試過，就可以批量生產；訓試失敗，就要回到設計階段，找出問題并改進。每一次都需要至少幾百萬元。

難點3一驗證

它不是在設計完成后再進行的工序，而是貫穿在設計的每一個環節中的重復性行為，可細分為系統級驗證、硬件邏輯功能驗證、混合信號驗證、軟件功能驗證、物理層驗證、時序驗證等。在驗證過程中如若出現錯誤，需要重復前面幾步、不斷運代優化才能解決，由此也夫定了這項工作的復雜性。

設計者需要反復考慮可能會違到的問題，在保證正確率的情況下高效進行，費用高昂不說，也非常考設計者的耐心決心與智慧。一方面要對相關協議算法有足移了解，根據架構、算法工程師設定的目標設計仿真向量；另一方面要對設計本身足多了解，以提高驗證效率，縮短驗證時間。

難點4-越來越具有挑戰性的設計需求 首先是隨著芯片使用場景延伸至AI、云計算、智能汽車、5G等領域，芯片的安全性、可靠性變得前所未有的重要，對芯片設計提出更高、更嚴格的要求。其次是隨著AI、智能汽車等領域快速發展，帶來專用芯片和適應行業需求的全新架構需求，這一全新的課題給芯片設計帶來更多新的挑戰。

最后是隨著硅基芯片根據摩爾定律，在兩三年之后將達到1納米的工藝極限，繼續提升性能、降低功耗的重任更多落在芯片設計身上，給芯片設計更大的壓力。此外，制程工藝提升也迫切需要芯片設計的指導才能實現，也額外增加了壓力。

審核編輯 黃宇