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數字IC設計工程師要具備哪些技能

學習“數字集成電路基礎”是一切的開始，可以說是進入數字集成電路門檻的步。CMOS制造工藝是我們了解芯片的節課，從生產過程（宏觀）學習芯片是怎么來的，這一步，可以激發學習的興趣，產生學習的動力。

接下來，從微觀角度來學習半導體器件物理，了解二極管的工作原理。進而學習場效應管的工作原理，這將是我們搭電路的積木。

導線是什么？這是一個有趣的話題，電阻、電容、電感的相互作用，產生和干擾，也是數字電路要解決的重要問題。

門電路是半定制數字集成電路的積木（Stardard Cell），所有的邏輯都將通過它們的實現。

存儲器及其控制器，本質上屬于數模混合電路。但由于計算機等復雜系統中存儲器的日新月異，存儲器的控制器由邏輯層（數字）和物理層（模擬）一起實現。

FPGA是可編程門陣列，就是提前生產好的ASIC芯片，可以改配置文件，來實現不同的功能。常常用于芯片Tapeout前的功能驗證，或者用于基于FPGA的系統產品（非ASIC實現方案，快速推向市場）。

可測試性設計（即Design For Test），通常用來檢測和調試生產過程中的良率問題。封裝和測試是芯片交給客戶的后一步。似乎這些與狹義的數字電路設計不相關，但這恰恰公司降低成本的秘訣。

后，還需要了解數字電路與模擬電路的本質區別，這將會幫助我們融匯貫通所學的知識。

數字IC設計常用的數制換算？

1、幾種常用數制

1.1、十進制

十進制的每一位由0~9十個數碼表示，低位和相鄰高位之間的關系是“逢十進一”。計數方式：0→1→。。。→9→10→11→。。。→19→20→21→。。。→29→30→31。。。

1.2、二進制

二進制的每一位由0、1表示，低位和相鄰高位之間的關系是“逢二進一”。計數方式：0→1→10→11→100→101。。。

1.3、八進制

八進制的每一位由0~7表示，低位和相鄰高位之間的關系是“逢八進一”。計數方式：0→1→。。。→7→10→11→。。。→17→20→21→。。。→27→30→31→。。。

1.4、十六進制

十六進制的每一位由0~9、A、B、C、D、E、F十六數碼表示，低位和相鄰高位之間的關系是“逢十六進一”。計數方式：0→1→.。。。→9→A→B→C→D→E→F→10→11→。。。1F→20→21→。。。→2F→30→31。。。

2、不同數制之間的轉換

2.1、二進制與十進制轉換

2.1.1 二-十轉換

將二進制數的第N位數值乘以第N位的權重，其中第N位的權重為2?（注：m位二進制數從右向左分別記為第0,1，。。。，m-1位，位是第0位，位是第m-1位），然后將相乘的結果按十進制數相加，就可以得到等值的十進制數。

舉個栗子：（101）?=1×22 0×21 1×2?=（5）?? ，這個二進制數第2位是1，它的權重是22，相乘為1×22；適用于非IC卡應用，例如門禁卡、參賽證、門票，支付類校園一卡通，公交一卡通，企業一卡通**SM9非對稱算法：**是基于對的標識密碼算法，與SM2類似。位是0，它的權重是21，相乘為0×21；第0位是1，它的權重是2?，相乘為1×2?，后將每一位的乘積按十進制運算相加。

數字IC測試儀的研究

隨著集成電路技術的飛速發展,集成電路的測試技術已成為集成電路產業發展重要支撐之一,也是保證集成電路性能、質量的關鍵手段之一。溫度越高，電子流動所產生的作用就越大，其徹底破壞IC內一條通路的時間就越少，即IC的壽命也就越短，這也就是高溫會縮短IC壽命的本質原因。目前,集成電路測試儀一般價格比較高,但在電子實驗室的實驗中經常需要測試中、小規模數字IC好壞,數字集成電路的測試又是一項經常性的工作,所以,自己設計一臺經濟實用的集成電路測試儀是非常必要的。 

研究了國內外集成電路測試技術,提出了基于單片機系統的數字IC測試儀的設計,設計包括硬件系統設計和軟件系統設計。的重點是硬件系統電路設計。主要包括：基本的RTL編程和，前端設計還可以包括IC系統設計、驗證(verification)、綜合、STA、邏輯等值驗證(equivalencecheck)。設計包括AT89C52單片機的選擇,可編程I/O接口,電源系統、鍵盤、復位電路,LED顯示接口CH451,計算機與單片機串行通信接口MAX232,測試插座接口,上位計算機等。硬件系統各功能單元電路的設計全部采用模塊化,每部分電路的選擇都經過比較和優化設計,便于以后硬件的升級。 針對單片機電源電路帶負載能力的擴流和測試插座接口電路的設計及數字IC測試向量編碼方法等方面進行了改進,提高了硬件系統的可靠性,簡化了軟件編程,并借助EDA技術進行了驗證。

ESD保護電路的數字邏輯芯片檢測

數字電子技術是普通高校電子類相關專業的必修課程,主要包含組合邏輯電路和時序邏輯電路兩部分內容及其應用。數字電子技術又是一門實踐性很強的課程,需要學生動手做實驗來加深對數字邏輯芯片工作原理的理解。北橋芯片提供對CPU的類型和主頻、內存的類型和容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC糾錯等支持。數字電路實驗離不開數字邏輯芯片,很多高校每年都會采購一批數字邏輯芯片,芯片復用率很低,造成了數字邏輯芯片的嚴重浪費。

數字電路實驗會使用到許多不同類型的數字邏輯芯片。由于儲存方法不當、實驗平臺不完善、學生不規范操作等原因,數字邏輯芯片經常發生損壞。由于其故障類型多樣、檢測過程繁瑣,因此實驗室管理人員難以及時排查故障芯片。因為IC是由各廠自行設計，所以IC設計十分仰賴工程師的技術，工程師的素質影響著一間企業的價值。本文基于芯片ESD保護原理、故障字典法研究設計了一種數字邏輯芯片自動化檢測系統。該系統可檢測數字邏輯芯片是否有短路、斷路和邏輯功能錯誤等故障,并可確定具體的故障引腳位置,通過LCD液晶屏或上位機將檢測結果展示給用戶。經過實際的試驗和數據分析可以得出:該檢測系統可以較好地檢測數字邏輯芯片故障,單枚芯片檢測時間大約為3秒,且檢測準確率高達99.4%、運行功耗低至0.44W。非常適合在開設數字電子技術課程的高校中推廣應用,同時也可用于芯片制造公司的成品檢測。