集成电路以什么为代表？

什么是集成电路？是电路板上的小黑块，上面有很多针脚。里面并不复杂，只是一些三重奏组合在一起，仅此而已。顶级。如果说三极管的基本原理很牵强，那么在设计三极管的布局时就很准确了。我们先画一条绿线代表通道，再画一条穿过通道的红线代表控制网格，就像路上的绿色通道和警察举着的红灯一样。绿色通道的电流看警察的脸色。但是，在集成电路中，一个通道不叫通道，而是一个有源区，一个奇怪的名字，但是很好记。我们通常称半导体器件为有源器件，电阻电容为无源器件，三极管为有源器件，所以只要记住与三极管相关的区域称为有源区即可。源极和漏极由N型或P型半导体材料组成，在源极和漏极之间放置一层多晶硅作为栅极，形成MOS晶体管。再做几个这样的晶体管，根据需要连接起来，就形成了一个集成电路。把很多三极管做在一起就是一个集成电路。集成电路真的就那么简单。暂时请不要问半导体为什么导电。我们这里讨论的是如何快速学习如何设计集成电路，而不是半导体理论。顶级。一般来说，当栅极和源极之间的电压为0V时，表示关断，当0.7V以上的电压在栅极上时，表示导通。应当注意，栅极电压是针对源极的。上面提到的MOS晶体管叫做N型MOS晶体管，对应的，还有一种P型MOS晶体管，特性正好相反。当电流从漏极到达源极时，当栅极上的电压比漏极低0.7V时，MOS晶体管导通。如果规定只能用一种类型的MOS管，我们也可以设计集成电路，以为原来的半导体工艺只适合做N型MOS管。当时的集成电路大部分是NMOS集成电路，早期的Z80、8048，我们熟悉的都是NMOS工艺。后来发展出在同一芯片上制作两种不同类型MOS晶体管的工艺，称为CMOS工艺，现在已经成为半导体行业的主流工艺。N管和P管的布局设计没有什么不同，只是在它们的类型上做个记号。这个标志是用来通知做集成电路的人把这些管做成某种类型的管。在下图中，我们用虚线框圈出P管作为标记。顶级。总不能一直用电烙铁和焊锡丝吧？在集成电路中，不使用这种方法，而是使用类似双面电路板的方法。双面电路板上的过孔连接电路板的两面，过孔也用于集成电路中。这两层导电材料分别是铝和多晶硅。铝可以跨越各种区域，不受限制的去任何地方，但是多晶硅可以吗？看似可能，但当多晶硅穿越有源区时，有源区就变成了多晶硅控制的电流通路:一个额外的晶体管，这不是我们想要的，所以我们在这里加一条规则:多晶硅不能穿越有源区。根据这个规则连接两个晶体管，我们设计了一个带有反相器的简单集成电路。芯片周围有四个焊点，用来连接外部电路。不过这里不叫焊点，叫压焊点，可能是根据工艺来命名的。如果在集成电路行业称之为焊点，会让别人瞠目结舌。我们不妨大胆地用印刷来了解集成电路的设计技术和制造工艺。当我们要印刷名片时，首先要设计版面，苦苦思索一个商标图案，用彩笔在草稿纸上画画，甚至付钱给美工来设计这张名片。设计的名片可能包含几种颜色和字体。当设计方案送到名片介绍店后，会按照颜色的种类进行排版，然后用这些版材印在纸上，再把一大张纸剪成小名片，最后把这些名片装进小盒子里，等待用户取货。一个印刷名片的小店老板，只需要会玩制版机，速记机之类的东西，基本不需要知道多少字，小学水平就够了。在颁发操作证上岗前要求他了解艺术原理，是不合理的行为。对于设计名片的美工来说，最大的要求就是能够理解客户的要求，能够用版面、字体的选择、色彩的搭配来表达客户的意图。我们完全没有必要要求美工打各种字体，读一大卷《摄影原理》，精通印刷机械。相应地，我们对客户的要求应该只有一个:简单明了地提出他的意图。集成电路也是如此。用户提出他们芯片的功能。设计过程是把功能翻译成布局，制造过程是把芯片打印出布局。印刷术和芯片惊人的相似之处在于，美工只需要使用字体库中的各种字体，不需要自己制作一种字体；芯片设计者实际上只需要使用单元库中的单元。印刷术和芯片的另一个更惊人的相似之处是，当字体中没有特定的符号时，比如一个不寻常的商标，艺术家不得不自己制作这个符号；芯片设计师有时候会遇到不在库中的单元，他也需要自己画出这个单元的版图。顶级。集成电路的版图设计大概就是这个，没什么花哨的。你可能会发现最右边的逆变器稍微大一点，是为了有更大的驱动能力，让LED有更高的亮度。另一个需要注意的问题是，要尽可能的让比较大的电流流过铝导电层。铝的导电性能比多晶硅好很多，和双面电路板有点区别，双面电路板两面的导电性能一样好。顶级。现在，每个人都有自己的想法。如果你想在这个拼图上玩点花样，你可以在这里有很多愿意和你一起玩的朋友。或者你还记得来这里的初衷，想把你的电路做成集成电路，那你就暂时不要玩拼图了，争取尽快完成你的芯片设计。如果您在电路设计中使用了许多标准集成电路和分立元件，如反相器、与非门、D触发器、计数器，甚至一个LCD驱动模块，那么可以说设计这些单元的布局并不是一件容易的事情。日复一日，月复一月，你一定被画得又蠢又呆。你设计高性能电路的热情在这里毫无用处。当你辛辛苦苦干了三个月，发现已经开始种第二季水稻的农民伯伯并没有那么辛苦。由此计算，做一版库的工作量大约等于种植双季稻的工作量。做芯片设计师不如种地。但是就算让你画地图也不用怕。高科技在电脑上最奇妙的特点就是它的劳动力可以重复利用。第一次做单元画廊需要两个月的时间。第二次做图库的时候，可以复制第一个图库，修改一下，需要两个星期。这就是电脑复制的妙处。很奇怪为什么我们不把这种计算机技术推广到农业科技上。如果农民伯伯也采用这些技术，他只需要专心种一亩地，然后一步一步复制十万八千亩，那么他站在一望无际的金色田野的头上，看着壮阔的麦浪在晨光中翻滚，就很难控制“身在田头，胸怀天下”的感觉。幸好农民伯伯还没有掌握这项技术，不然真的会让我们这些搞芯片设计的家伙汗颜，但是在目前芯片暂时领先于农耕的优势下，我们还是要抓紧时间，做出比农民伯伯更多的贡献。但现在情况不同了。在这里，有现成的单元格布局供您使用。这些单元布局放在一个库中，该库中包含了广泛的产品，包括几乎所有您可能使用的产品。不要以为这是“演示版”。这是一个许多芯片设计者正在使用的工作库。你现在要做的不是版图设计，而是类似于你以前做的事情:双面电路板布线。有了单元库，就可以进行正常的设计工作了。你用通常的方法画电路图，然后用相应的元件把它们连接起来。过去，一个没有经验的电路设计者常常根据过时的教科书来设计电路。因此，买家经常抱怨他们无法购买组件，甚至直到英特尔的公司历史陈列室才能看到样品。如今，电路设计人员普遍关心原始器件的供应。这个经验在这里也适用。你在设计之前要熟悉单元库的情况，以免画出一个没有任何单元可用的电路图。毕竟芯片设计用的单元库中的内容和市面上的CMOS 4000系列或者TTL 74系列有点不一样。比如常用的JK触发器，在单元库中是找不到的(也许以后会有发烧友来补这个单元)，因为在ASIC设计中没有必要使用JK触发器，分析电路时会造成混乱。你可以很快适应这些差异，甚至在你通读完单元库的介绍后，你会感到自信。我再次提醒你:你是来设计集成电路的，不是来研究版图设计技术的。如果你是初学者，你设计的布局很可能不会比库中现有的布局更好吧？所以暂时对版图设计略知一二就好，不要深究，利用现成的单元库和双面布线技术，尽快完成你的集成电路。如果遇到不在图库里的单位，不要慌。请过来问一下。也许老手会给你画一张。不过，应该是一些常见的单位。不要问16位A/D转换器和摄像头的控制电路。那样的话，你还不如睡觉，让别人免费给你设计。说实话，集成电路伟大而神秘的版图设计，并不比小孩子玩的拼图复杂多少。下面这个触发器的布局几乎是布局库中最复杂的布局，但也不过如此。没什么大不了的。我不认为你不能掌握它。我只是觉得你暂时不需要掌握。不要以为这是演示布局。这是一个正在使用的真实布局。我叫它DF06A。一位设计师花了大约一个月的时间做了一个类似的布局。我是在他的基础上画的这个布局，所以只用了半个月左右的时间，还有一些延迟参数没有计算出来。这样的布局，几乎完成了整个标准单元库(100多个单元)三分之一的工作量，因为这是库中最难的布局。顶级。突然，有一天，我摔倒了。这台机器产值50多万，利润几万。这让老板像熊一样转了一圈，调动了所有的机塑精英，香港的技术人员第二天就到了。然而协商的结果却是无奈。第三天，一个懂点电子学的家伙出现了。他从一台坏了的收音机上取下一个电阻，在机器上试了试。这台巨大的塑料机器真的复活了。当在场的人得知这个神奇的组件价值只有人民币两毛钱时，所有人都同时傻眼了。来这里的都是电路设计方面的专家。我觉得没必要解释一个电阻怎么修一个塑料机。太简单太普通了，但电路设计最大的趣味就在于此:一个极其简单的小把戏，会引发社会上的一件大事。你在电路设计上要充分发挥自己的聪明才智，不要墨守成规，以免用了公单元库。当然，集成电路设计和你之前的设计有点不一样。这里有一个特点:有很多三极管供你使用，但是电阻电容很麻烦。或者这么说吧:就当是考试吧。考试的题目是设计一个电路。电阻电容不允许用，晶体管可以无限用。可能一开始你不习惯，觉得浪费了很多晶体管。但是，只要多做几次，就会习惯这种浪费的设计方式。不要为你的浪费感到内疚。事实上，即使是芯片设计专家也这么做。电路设计就是画出你需要的电路图，然后推断出你的电路图，看是否正确，是否需要改进。在这里，我建议你使用workview软件和这里提供的电路库进行设计。如果用了workview，会帮你做推理，这里叫模拟。它会给你看电路工作时的波形，非常直观。在这里，我们不仅提供了版本库供您使用，还提供了相关的电路库。在这里使用电路库可以简化您的设计工作。库中有很多实用的单元电路，比如十进制计数器，甚至动态LCD驱动电路。你只需要使用它们。如果自己设计一个动态LCD驱动电路，不是不会，而是没必要做这些重复繁琐的工作。你要专心完成你的整体设计，那是你自己的。你可以把自己在设计公众号上发现的一些小技巧和技巧，作为免费资源添加到图库中，让以后的设计师也能享受到你的劳动成果。这个世界上有两种资源，一种是真正的资源，就像石油一样，用的越来越少；另一种是虚拟资源，就像脑力一样。奇怪的是，这种虚拟资源竟然是一种被越来越多地使用的资源。世界真的很奇妙，充满了奇迹。如果我们动员全民开发虚拟资源，用不了多久我们就会成为一个资源丰富的国家，我们就可以像拍苍蝇一样轻而易举地消灭美帝国主义和一切反动派。我只是在开玩笑。其实我不希望我的世界观是民族主义的。我对任何民族文化都感兴趣。什么叫“富国强民”，这是一种与愚昧有很大关系的意识，就像香山沟的农民希望多养几个儿子，不被邻居欺负一样。我们开发虚拟资源，迎接未知人类明天的到来。我们不知道明天会怎样，但我们知道明天不会如今天所料。在我看来，从事电路设计真的是投机取巧。我无意贬低我的同事，但在我见过的很多案例中，一个会修半导体的电子发烧友，往往比一个机械本科生更吃香。一个家电项目的开发者由电子和机械两部分组成。如果你参加过几个这样的开发组，你就会明白下面这个结论:搞电子的工作量小，总顾不上大局。机械的工作量大，需要综合考虑整机的协调性。可悲的是，总是吃力不讨好。在老板眼里，搞机械好像没什么大不了的。就是用铅笔画两下，搞电子就不一样了。很神秘。两美分可以让像火车头一样大的机器动起来。如果你有一个学机械的朋友，你就会知道，不是所有人都能画出那么简单的机械。只看机械的课程就能明白，机械知识远比电子知识复杂严谨。在冰箱、洗衣机等家用电器中，机械承担了大部分工作，电子只是在机械基础上玩的一些小把戏。定时和报警都是小技巧。机械设计涉及到严谨而广泛的知识，电子知识可能会从《电子小制作200例》等一些杂七杂八的书籍中获得。很多老板重电子轻机械的观念其实是错误的。也许你可以用铅笔把零件的图纸画出来，但是你能算出这个零件能承受多大的压力吗？你知道你画的零件在什么情况下会产生共鸣吗？共振后会对整机造成多大的伤害？如果你想知道这些东西，你得花几年时间啃几本书，比如机械原理，材料力学，还有....神秘的电子技术，在街上买几本杂书就能学会。别以为是开玩笑。事实上，我们电子人最了解电子的来龙去脉。你听说过业余机械师吗？还是业余材料力学爱好者？应该说是有的，但是太少了，很难举例。我们身边有很多业余无线电爱好者和业余电子爱好者。为什么？这就说明了电子电路的几个特点:入门容易，还有一个更大的特点就是只要学一点，就能发挥自己的聪明才智，进行卓有成效的电路设计。由此我们不禁要问:有没有业余的IC设计爱好者？关注了很久，想知道有没有业余的IC设计爱好者，但是还没有找到，这让我很疑惑，也忍不住嘀咕:我是不是中国第一个业余的IC设计爱好者？做一个业余的IC设计爱好者，在以前可能是天方夜谭，听起来让人觉得像是一个业余的洲际导弹爱好者。但时代不同了，造就业余集成电路设计师的外部条件已经具备，只是这些条件来得太快，让我们反应不过来。好像我们听说的集成电路都要几千万美元。但是，今天早上从梦中醒来，花几千元就可以让芯片厂自己做集成电路了。顶级。如果你的芯片不大，可以用双面电路板布线的方法来设计你的芯片，用一些专门的软件比如LEDIT来设计。先把用过的单元放到版图上，再用铝和多晶硅布线。如果你的筹码再大一点，那就辛苦了。如果芯片再大一点，我们可以用电脑进行自动布线。其实我们要考虑的实现布局布线的主要手段应该是自动化布线。有很多软件可以进行优秀的自动布线，比如cadence，mento graph。但是，软件很贵，花20万美元的人很多。有很多价格低性能好的软件，甚至是免费软件。这里的自由软件库中有一套Alliance，接线性能很好。其实用来布线有点大材小用了。它是一套功能更加强大的集成电路设计工具。我们暂且讨论一下它的接线工具。它的路由器很好，有很好的优化能力。它使用的库的描述方法有点不一样。与其他软件相比，它接收到的电路图描述格式有很大不同，实际上是C语言源程序的格式。好在是源程序格式，给写转换程序提供了一些方便。workview中有专门的数据库操作程序viewdate，应该可以完成这项工作。我们可以想象远程布线。以前龚敏先生举过一个例子，说新疆的芯片设计师可以通过联网运行安装在上海主机上的珍贵设计软件，就是这个意思。再者，我们甚至可以为系统编写一些自动化功能，自动接收用户以邮件形式发送的电路板文件，交给布线软件，再通过邮件将结果发回给用户，这样就可以在不侵犯版权的情况下，充分发挥高端软件的效率。拥有这些高端软件和电子邮件服务器的单位可以提供这种免费或付费服务。顶级。但这是一个美好的世界。越难越容易。现在有很多软件可以帮你查。你只需要学会使用它们。我的意思是，我建议你不要试图手动检查略大的地图。人脑是用来创造的。用它来做一些重复繁琐的工作，不仅效率低，还会造成很多意想不到的错误。真正实用的版图检查软件很少，德古拉就是其中的佼佼者。在找到便宜实用的验货软件之前，可以考虑通过邮件委托验货，让有德古拉软件的单位帮忙验货。如果文件格式标准化，也许我可以说服一些单位利用空闲时间为你服务。顶级。你应该收集这方面的书籍。新闻组、邮件列表和电子邮件可以廉价快捷地为你提供来自外界的技术支持，这也是互联网的好处之一。通过网络获得的支持，大部分时候是很有效的，但是并不确定明确，因为没有人有义务帮助你，他们热心帮助你的最低条件是必须是免费的。你应该学会利用外界的支持，这不是出于义务，而是出于热情。你不应该滥用这些热情。在提问之前，请花更多的精力去研究你的问题，然后准确地提出你的问题。以后别人问类似的问题，你也要走出来热情回答，介绍自己解决问题的经验。获得积极明确的帮助的途径是，你可以找到你附近的集成电路设计公司，以一定的价格获得这些帮助。刚开始学设计集成电路的时候，我采用的方法是把项目委托给设计公司，让他们告诉我设计过程，这样我就可以有一个模仿的对象。顶级。加入一个邮件列表后，经常可以收到别人发给这个邮件列表的各种信息。你可以对各种问题发表自己的看法，提出新的建议、新的想法，或者提出自己遇到的困难，以求得到别人的帮助。最可贵的是，所有的操作都可以通过免费邮箱账号上的邮件来完成。在发出订阅申请信后不久，你就会收到一封确认信，直接回复这封信，你就会被添加到邮件列表中。之后，你可以向这两个邮件列表提交文章，参与讨论，寻求帮助，或者发表任何你想要的观点，只是尽可能专注于主题，以照顾其他成员的利益。您可以通过下面的表格发布、加入或离开邮件列表。请注意使用同一个邮箱账号进行操作。如果你在操作过程中遇到任何麻烦，请写信给我，让我从服务器上帮你完成。查看存档文件需要访问互联网。