一篇文章带你了解芯片设计全流程及相关岗位划分
大家好，欢迎来到IC修真院。
现如今IC设计行业正值风口，但还是有很多同学不清楚IC设计到底是什么？这个行业的全貌是怎样的？更是不清楚自己适合其中的哪些岗位？
今天，我们就一次来把这些问题回答清楚。
一、什么是IC设计？
IC是Integrated Circuit的缩写，即集成电路，是我们所说的芯片，IC设计就是芯片设计。
这里就需要科普一个概念：一颗芯片是如何诞生的？
就目前来说，有两种芯片产出的模式。
1、一条龙全包
IC制造商（IDM）自行设计，由自己的产业线进行加工、封装、测试、最终产出芯片。
2、环节组合
IC设计公司（Fabless）与IC制造公司（Foundry）相结合，设计公司将最终确定的物理版图交给Foundry加工制造，封装测试则交给下游厂商。
而IC设计，即上游设计中所处的部分。
二、IC设计的具体流程是怎样的？
源于对处理信号类型的不同，芯片主要分为数字（Digital）与模拟（Analog）两大类。
芯片设计这个环节分为前端和后端两部分，但岗位并不只是两个这么简单，这个下面会讲，以数字IC举例。
如果要给小白解释的话，可以这样简单的讲：
设计一款芯片，明确需求（功能和性能）之后，先由架构工程师设计架构，得出芯片设计方案，前端设计工程师形成RTL代码，验证工程师进行代码验证，再通过后端设计工程师和版图工程师生成物理版图。
设计环节到此为止，后面则是制造和封测环节。
物理版图以GDSII的文件格式交给Foundry（台积电、中芯国际这类公司）在晶圆硅片上做出实际的电路，再进行封装和测试，就得到了芯片。
如果要专业一点来讲解的话：
数字前端以设计架构为起点，以生成可以布局布线的网表为终点，是用设计的电路实现需求。
主要包括RTL编程和仿真，前端设计还可以划分为IC系统设计、验证、综合、STA、逻辑等值验证 (equivalence check)。其中IC系统设计最难掌握，它需要多年的IC设计经验和熟悉那个应用领域，就像软件行业的系统架构设计一样，而RTL编程和软件编程相当。
数字后端以布局布线为起点，以生成可以可以送交foundry进行流片的GDSⅡ文件为终点。
根本目的是将设计的电路制造出来，在工艺上实现想法。后端设计包括芯片封装和管脚设计，floorplan，电源布线和功率验证，线间干扰的预防和修正，时序收敛，自动布局布线、STA，DRC，LVS等，要求掌握和熟悉多种EDA工具以及IC生产厂家的具体要求。
三、芯片设计环节上的岗位划分
上面提到，目前芯片主要分为数字和模拟两个方向，而不同方向也对应不同的岗位。
相应的流程中每个环节，都需要不同职能的工程师，同样以数字芯片设计为例。
系统架构师
即芯片设计职业发展的天花板，经验决定能力的高级岗位，一般需要十年的数字IC全流程经验。
工作内容：定义芯片Spec、搭建顶层架构并建模、高层次仿真、制定设计分工。
薪资水平：百万起步。
前端设计工程师
将架构师的spec通过Verilog硬件描述语言设计RTL代码，完成各模块的功能。
任职要求：熟悉逻辑设计，熟悉数字芯片IP模块，熟练掌握Verilog HDL语言
薪资水平：以今年应届生行情来看，起薪20W-40W。
后面所提到的功能验证、后端设计及DFT，薪资基本与设计一致，只是后续职业发展不同罢了。
功能验证工程师
为前端设计做设计的代码进行纠错，查找可能存在的问题和漏洞，确保RTL设计满足芯片需求且且能正常运行。
任职要求：熟悉验证工具，擅长软件编程，了解SV和UVM。
后端设计工程师
将验证无误的RTL代码转化为门级网表，进行布局布线，时序分析，DRC/LVS等工作，在保证需求实现的基础上减少面积，降低功耗。
任职要求：熟悉后端设计工具，熟悉版图，了解芯片制造工艺。
DFT工程师
芯片内部往往都自带测试电路，DFT存在的意义是在设计时就考虑将来的测试，提高测试覆盖率，缩短芯片测试时间。
岗位属性决定了DFT的岗位需求并不像前三个那么多，相对冷门。
任职要求：熟悉DFT原理，流程，熟悉相关EDA工具。
版图工程师
岗位内容：根据后端工程师完成的电路设计图，绘制版图。
任职要求：熟练掌握版图设计工具。
薪资水平：起薪10W-20W，版图岗位当前市场供原小于求，所以薪资还在不断上升。
四、如何选择适合自己的岗位？
这是99%的同学都会遇到的问题，也是大多数同学都会陷入误区的问题。
一个成电微电子的同学，一开始竟然要学版图，而一个天坑专业转行的同学，张口就是要学前端设计，还有那种本来冲着数字设计岗位去的，最终做了FPGA的活。
这样的例子比比皆是，一方面是缺乏对岗位的正确认识，另一方面则是不了解市场要求。
先说设计 ，门槛最高。大多数公司会有专业或者学历的限制，以IC修真院前端设计培训学员比例来说明，要么是微电子专业的科班同学，要么是知名985/211的相关专业硕士，后者还需要具备一定verilog基础。
而验证和后端 则是大多数转行同学的选择，以转行难度来说，二者没有区别，只是侧重方向不同。
验证考验代码能力，如果之前接触过其他编程语言，是会更好的入门；而后端则是考验逻辑能力和英语水平，毕竟要接触的所有工具都是全英文的。
版图 作为门槛最低的岗位，最大的好处就是简单易上手，为普通本科及大专的同学提供一个更好的就业方向，无论从薪资水平还是工作环境上，都是要比原有工作要好上许多的。而目前市面上IC设计公司对版图岗位的招聘比例也是大专更多一些。
结语
以上即是芯片设计全流程，以及设计环节上的岗位职责划分，希望可以帮助同学们更好的认识IC行业，了解IC行业，最终成功进入IC行业。
给微电子专业学生的一些建议，如何避免踩坑
建议往往都是有时效性的， 就拿高考报志愿来说，20年前的土木专业的那套说法并不适用于今天，也说不准10年后最好的专业可能真的是“生化材环”。
当下来说，微电子专业无疑是志愿选择中较为优秀的方向，但如果仅仅把时间往前推四五年的话，微电子其实与其他理工科专业一样，都是眼红隔壁CS的难兄难弟。
而这里所说的微电子，特指集成电路设计领域，后面会提到原因。
之所以大多数人现在对IC设计专业趋之若鹜，无疑是因为行业整体薪资的上涨，一个普通211的微电子硕士在2021年的秋招里可以拿到40W的offer，好的就业和薪资才是源动力。
不以“一个好的就业岗位”为导向的专业都是坑，这也是各类高考劝退专业的由来。
选择微电子的原因很多，有人是“为国造芯”，有人是“亲戚推荐”，有人是“看准了风口”，有人是“自己随便填的”，等等。
不管原因如何，这次的建议适用于该专业所有同学，请细心阅读以免日后踩坑。
注：建议的作用大小，取决于你离毕业还有多远，有些事情是到了大四才回过神来。
1、明确专业方向
微电子专业不只是电路设计，还有材料和器件，后两者虽然好发paper，但是在毕业找工作时，远远比不上前者。
当然，之后是以留高校为目的的话，那选择刚好相反。
不管是准高三报志愿，还是准备考研，只要你最终目的是找到一份不错的工作，那IC设计方向是最好的选择。
像是“石墨烯”、“钙钛矿”、“力学/气体传感器”、“铁电/阻变储存器”之类的方向，尽可能避开，毕竟学完这些，想要入行IC设计，对你来说依旧是从零开始。
实在没办法就选到了以上专业的话，本科的话要么想办法转专业，要么规划考研方向。
硕士的话就只能尽早学习数电模电和verilog了，相信你的师兄师姐也暗示过你没事看看某些书，毕业用得上。
2、了解岗位选择
IC设计主流就是数字设计和模拟设计，了解清楚才能更早且更好地选择岗位方向，有目的性的去学习岗位上需要的东西。
数字设计适用范围更广，岗位需求更大，同时入门难度相对较小。
数字IC设计包括系统架构师（需要十年以上行业经验）、前端设计工程师、功能验证工程师、DFT工程师、后端设计工程师、版图工程师。
对于微电子科班同学来说，除版图外都是不错的选择。而对于材料、器件或是其他专业的同学来说，前端设计难度较大，一般更推荐验证岗和后端岗，学历稍差一些也可以以版图工程师的身份入行，
模拟设计难一些，更看重科班出身，需要用大量的项目经验来提升能力。
3、尽可能多的获取知识
你要知道SOC和FPGA的区别，避免毕业之后不会反复横跳；
你要熟练掌握C语言和Verilog，并理解IC设计不是“敲代码”；
你要了解Linux系统，这是之后你一直要用到的工作环境；
最好能提早看看各家IC设计公司每年的笔试面试题，看看“基本的能力标准”。
4、让自己动起来
IC设计行业永远都是以技术和经验为核心，只看书是很难看出来一个合格的工程师。
多找实习机会，在公司里学到的东西要远远多于在学校里 ，本科期间能实习尽量往外面跑，因为硕士期间这件事会变得相对困难。
多动手，搞搞单片机，搞搞FPFA开发板，让自己亲身体会微电子“当上手”的概念。
多参加比赛和项目，集创赛，FPGA大赛，电子设计竞赛等等，任何一个奖项都可能让你在日后的面试中脱颖而出。
结语
要说的大致就是这些，本身就是以就业工作为导向的建议，落到实处就是希望同学们都能找到一份满意的工作。
最好不要学了四年或者七年之后，才发现原来还要从头来过，得不偿失。
最后祝大家在新的一年的春招秋招里都能拿到自己满意的offer。
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