知識力

❒ 數位積體電路的設計流程

數位積體電路(Digital IC)的設計可以分為系統設計、邏輯設計、實體設計三大部分，邏輯設計屬於「前段設計(Front end)」，實體設計屬於「後段設計(Back end)」，實體設計完成後會得到光罩圖形，將光罩圖形送進光罩廠製作光罩的動作稱為「Tape out」，光罩製作完成後再送進晶圓廠製作晶片(Chip)，最後再送進封裝與測試廠經過封裝與測試就成為可以銷售的積體電路(IC)了。

❒ 系統設計的定義

系統設計(System design)的主要工作就是「規格制定(Specification)」，常常聽到電機工程師提到的「Spec(念做\s`pek\)」，指的就是規格書，意思是工程師根據產品的應用場合，為積體電路(IC)設定一些基本規格，例如：功能、操作速度、介面規格、環境溫度與消耗功率等，以作為將來電路設計時的依據。規格制定主要包括四個部分：市場規格制定、系統規格制定、功能規格制定、區塊規格制定，詳細的設計流程如＜圖一＞所示。知識力www.ansforce.com。

圖一　數位積體電路的設計流程。

❒ 市場規格制定(Marketing specification)
工程師依照市場的需求，確定這顆積體電路(IC)的整體功能，稱為「市場規格制定(Marketing specification)」。例如：要設計一支電子錶，要具備的功能可能包括顯示時間、鬧鈴、倒數計時、碼錶等，這些項目牽涉到產品的市場應用以及客戶的需求，通常IC設計工程師必須與市場行銷人員開會以後一起決定。知識力www.ansforce.com。

❒ 系統規格制定(System specification)
工程師依照國際標準協會制定的標準，來決定這顆積體電路(IC)的系統介面規格，稱為「系統規格制定(System specification)」。例如：要設計IEEE802.11WLAN無線區域網路晶片應用在無線區域網路卡，就必須滿足由美國電子電機工程師協會(IEEE：Institute of Electrical Electronic Engineers)所制定編號802.11的規格，內容包括2.4GHz或5GHz的頻率範圍、跳頻展頻(FHSS)、直序展頻(DSSS)、展頻比率等規格；又例如：要設計MPEG壓縮(Encode)與解壓縮(Decode)晶片應用在數位機上盒(IPSTB)或數位電視(DTV)產品，就必須滿足由動畫專家組織(MPEG)所制定的MPEG視訊與音訊規格，才能使晶片依照一定的規則處理影像與聲音訊號。這些規格相當複雜，工程師們必須參考各種規格書(Specification)來決定，規格書動輒上千頁，內容枯燥乏味而且必須詳細閱讀，因此系統規格是所有規格制定中最令工程師頭痛的部分，必須花費許多時間。知識力www.ansforce.com。

❒ 功能規格制定(Function specification)
依照這顆積體電路的整體功能，決定需要多少不同功能的「單元(Unit)」，稱為「功能規格制定(Function specification)」。例如：CPU包含控制單元、算術邏輯運算單元、記憶體單元、浮點運算單元等部分，我們可以將上述幾個功能不同的部分區分成不同的「功能單元(Function unit)」，如＜圖二＞所示。

圖二　CPU包含控制單元、算術邏輯運算單元、記憶體單元、浮點運算單元等。

❒ 區塊規格制定(Block specification)
將每個功能單元(Function unit)可以再細分成許多不同的「區塊(Block)」，稱為「區塊規格制定(Block specification)」。例如：CPU的算術邏輯運算單元可能包含加法區塊、減法區塊、乘法區塊與除法區塊，以便進行加減乘除的運算工作，同一個IC設計公司內的工程師有時候就是依照功能單元或區塊來分工合作，共同設計一顆積體電路(IC)。值得注意的是，個人電腦的中央處理器(CPU)架構非常複雜，前述只是一個例子幫助初學者想像，與實際的情形差異甚大。

【請注意】上述內容經過適當簡化，與產業現狀可能會有差異，若您是這個領域的專家想要提供意見，請聯絡作者；若有產業與技術問題請參與社群討論。

【延伸閱讀】其他詳細內容請參考「積體電路與微機電產業，全華圖書公司」。＜我要買書＞