「收藏」AI芯片制造流程工艺看这篇就够了!

本文摘要:大家都知道人工智能工业链上游工业是芯片工业、人工智能观点大家也都很是熟悉、可是你知道AI芯片是怎样设计出来的吗?你又知道设计出来的芯片是怎样生产出来的吗?来吧今天DmindAI君就带大家一探究竟。看一下神秘的AI芯片到底是怎样降生的。话不多说、直接上菜!庞大繁琐的芯片设计流程芯片制造的历程就如同用乐高盖屋子一样,先有晶圆作为地基,再层层往上叠的芯片制造流程后,就可产出须要的 IC 芯片(。 然而,没有设计图,拥有再强制造能力都没有用,因此,修建师的角色相当重要。

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大家都知道人工智能工业链上游工业是芯片工业、人工智能观点大家也都很是熟悉、可是你知道AI芯片是怎样设计出来的吗?你又知道设计出来的芯片是怎样生产出来的吗?来吧今天DmindAI君就带大家一探究竟。看一下神秘的AI芯片到底是怎样降生的。话不多说、直接上菜!庞大繁琐的芯片设计流程芯片制造的历程就如同用乐高盖屋子一样,先有晶圆作为地基,再层层往上叠的芯片制造流程后,就可产出须要的 IC 芯片(。

然而,没有设计图,拥有再强制造能力都没有用,因此,修建师的角色相当重要。可是 IC 设计中的修建师究竟是谁呢?本文接下来要针对 IC 设计做先容。

在 IC 生产流程中,IC 多由专业 IC 设计公司举行计划、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,提供差别规格、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,究竟有那些步骤?设计流程可以简朴分成如下。

☞设计第一步,拟订目的在 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修建前,先决议要几间房间、浴室,有什么修建法例需要遵守,在确定好所有的功效之后在举行设计,这样才不用再花分外的时间举行后续修改。

IC 设计也需要经由类似的步骤,才气确保设计出来的芯片不会有任何差错。规格制定的第一步即是确定 IC 的目的、效能为何,对大偏向做设定。接着是察看有哪些协定要切合,像无线网卡的芯片就需要切合 IEEE 802.11 等规範,否则,这芯片将无法和市面上的产物相容,使它无法和其他设备连线。

最后则是确立这颗 IC 的实作方法,将差别功效分配成差别的单元,并确立差别单元间连结的方法,如此便完陋习格的制定。设计完规格后,接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像开端记下修建的规画,将整体轮廓描绘出来,利便后续制图。

在 IC 芯片中,即是使用硬体形貌语言(HDL)将电路形貌出来。常使用的HDL 有 Verilog、VHDL 等,藉由程式码便可轻易地将一颗 IC 地功效表达出来。

接着就是检查程式功效的正确性并连续修改,直到它满足期望的功效为止。▲ 32 bits 加法器的 Verilog 规范。

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☞有了电脑,事情都变得容易有了完整规画后,接下来即是画出平面的设计蓝图。在 IC 设计中,逻辑合成这个步骤即是将确定无误的 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,发生如下的电路图。

之后,反覆简直定此逻辑闸设计图是否切合规格并修改,直到功效正确为止。▲控制单元合成后的效果。

最后,将合成完的程式码再放入另一套 EDA tool,举行电路结构与绕线(Place And Route)。在经由不停的检测后,便会形成如下的电路图。图中可以看到蓝、红、绿、黄等差别颜色,每种差别的颜色就代表着一张光罩。

至于光罩究竟要如何运用呢?▲常用的演算芯片- FFT 芯片,完成电路结构与绕线的效果。☞层层光罩,叠起一颗芯片首先,现在已经知道一颗 IC 会发生多张的光罩,这些光罩有上下层的划分,每层有各自的任务。

下图为简朴的光罩例子,以积体电路中最基本的元件 CMOS 为範例,CMOS 全名为互补式金属氧化物半导体(Complementary metal–oxide–semiconductor),也就是将 NMOS 和 PMOS 两者做联合,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力难说明,一般读者也较难弄清,在这裡就不多加细究。

下图中,左边就是经由电路结构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张光罩。右边则是将每张光罩摊开的样子。

制作是,便由底层开始,依循上一篇 IC 芯片的制造中所提的方法,逐层制作,最后便会发生期望的芯片了。至此,对于 IC 设计应该有开端的相识,整体看来就很清楚 IC 设计是一门很是庞大的专业,也多亏了电脑辅助软体的成熟,让 IC 设计得以加速。IC 设计厂十分依赖工程师的智慧,这裡所述的每个步骤都有其专门的知识,皆可独立成多门专业的课程,像是撰写硬体形貌语言就不但纯的只需要熟悉程式语言,还需要相识逻辑电路是如何运作、如何将所需的演算法转换成程式、合成软体是如何将程式转换成逻辑闸等问题。其中主要半导体设计公司有英特尔、高通、博通、英伟达、完满、赛灵思、Altera、联发科、海思、展讯、中兴微电子、华大、大唐、智芯、敦泰、士兰、中星、格科等。

什么是晶圆?在半导体的新闻中,总是会提到以尺寸标示的晶圆厂,如 8 寸或是 12 寸晶圆厂,然而,所谓的晶圆到底是什么工具?其中 8 寸指的是什么部门?要产出大尺寸的晶圆制造又有什么难度呢?以下将逐步先容半导体最重要的基础——「晶圆」到底是什么。晶圆(wafer),是制造各式电脑芯片的基础。我们可以将芯片制造相比成用乐高积木盖屋子,藉由一层又一层的堆叠,完成自己期望的造型(也就是各式芯片)。

然而,如果没有良好的地基,盖出来的屋子就会歪来歪去,不合自己所意,为了做出完美的屋子,便需要一个平稳的基板。对芯片制造来说,这个基板就是接下来将形貌的晶圆。(Souse:Flickr/Jonathan Stewart CC BY 2.0)首先,先追念一下小时候在玩乐高积木时,积木的外貌都市有一个一个小小圆型的凸出物,藉由这个结构,我们可将。


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