什么是数字芯片?

数字芯片就是数字集成电路，是一种将电子元器件和连线集成于一个半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统，是基于数字逻辑(布尔代数)而设计运行的，常常被用于处理数字信号等问题。

数字芯片定义及分类状况

1、定义

集成电路按照不同特性可分为模拟电路和数字电路，其中模拟芯片追求卓越的性能，数字芯片追求更小的面积、更低的功耗和更快的速度（比如PC越来越薄、待机时间更长、主频更高不卡顿）。数字电路相较集成电路生命周期较短，产品迭代更新更快，占比总集成电路市场份额超8成。

2、分类状况

集成电路可划分为模拟电路和数字电路（数字芯片），数字电路可细分为逻辑芯片、微处理器和存储芯片，逻辑芯片包括CPU、GPU等，微处理器包括MCU和MPU等，存储芯片包括DRAM和NOR等，其中逻辑芯片的CPU和GPU等为主要组成部分，占比较高。

数字芯片的特点

1、数字芯片是由多个相同的单元电路组成，模拟芯片是由各个不同的单元组成;

2、数字芯片通常采用CMOS结构，而模拟芯片是由一个或多个PN结结构组成的;

3、数字芯片用来产生、放大和处理各种数字信号，模拟芯片用来产生、放大和处理各种模拟信号;

4、数字芯片利用的是晶体的开关作用，模拟芯片利用的是晶体管的放大作用;

数字芯片的工作原理

     芯片是一种集成电路，由大量的晶体管构成，可以将电路制造在半导体芯片表面上从而进行运算与处理，我国在第一代和第二代半导体材料发展供应上受制于人，而第三代半导体是后摩尔时代提升集成电路性能的重要途径。

     芯片的工作原理是将电路制造在半导体芯片表面上从而进行运算与处理的。

       晶体管有开和关两种状态，分别用1和0表示，多个晶体管可以产生多个1和0信号，这种信号被设定为特定的功能来处理这些字母和图形等。芯片在加电后就会产生一个启动指令，随后芯片就会被启动，然后就会不断的被接受新的数据和指令来不断完成。

　　集成电路对于离散晶体管有两个主要优势：成本和性能。成本低是由于芯片把所有的组件通过照相平版技术，作为一个单位印刷，而不是在一个时间只制作一个晶体管。性能高是由于组件快速开关，消耗更低能量，因为组件很小且彼此靠近。2006年，芯片面积从几平方毫米到350 mm2，每mm2可以达到一百万个晶体管。

　　数字集成电路可以包含任何东西，在几平方毫米上有从几千到百万的逻辑门、触发器、多任务器和其他电路。这些电路的小尺寸使得与板级集成相比，有更高速度，更低功耗并降低了制造成本。这些数字IC，以微处理器、数字信号处理器和微控制器为代表，工作中使用二进制，处理1和0信号。

数字芯片和模拟芯片的区别

1、数字芯片是由多个相同的单元电路组成，模拟芯片是由各个不同的单元组成;

2、数字芯片通常采用CMOS结构，而模拟芯片是由一个或多个PN结结构组成的;

3、数字芯片用来产生、放大和处理各种数字信号，模拟芯片用来产生、放大和处理各种模拟信号;

4、数字芯片利用的是晶体的开关作用，模拟芯片利用的是晶体管的放大作用;

数字芯片设计流程详解

市场上的芯片大致上可归类为数字芯片和模拟芯片，前者主要应用在电子、计算机领域等，后者应用在工业、日常用品等，随着5G、大数据等多项新兴技术的到来，数字芯片迎来了黄金高速期，所以电子工程师很有必要了解数字芯片设计流程，当然也包括将入电子行业的小白。

1、需求分析（制定规格书）

分析用户或市场的需求，并将其翻译成对芯片产品的技术需求。

2、算法设计

设计和优化芯片钟所使用的算法。这--阶段--般使用高级编程语言(如C/C++)，利用算法级建模和仿真工具(如MATLAB，SPW) 进行浮点和定点的仿真，进而对算法进行评估和优化。

3、构架设计

根据设计的功能需求和算法分析的结果，设计芯片的构架，并对不同的方案进行比较，选择性能价格最优的方案。这一阶段可以使用SystemC语言对芯片构架进行模拟和分析。

4、RTL设计(代码输入)

使用HDL语言完成对设计实体的RTL级描述。这一阶段使用VHDL和Verilog HDL语言的输入工具编写代码。

5、RTL验证(功能仿真)

使用仿真工具或其他RTL代码分析工具，验证RTL代码的质量和性能。

6、综合

从RTL代码生成描述实际电路的门级网表文件。

7、门级验证(综合后仿真)

对综合产生的门级网表进行验证。这一-阶 段通常会使用仿真、静态时序分析和形式验证等工具。

8、布局布线

后端设计对综合产生的门级网表进行布局规划(Floorplanning)、布局(Placement)、布线(Routing) ，生成生产用的版图。

9、电路参数提取

确定芯片中互连线的寄生参数，从而获得门级的延时信息。

10、版图后验证

根据后端设计后取得的新的延时信息，再次验证设计是否能够实现所有的功能和性能指标。

11、芯片生产

生产在特定的芯片工艺线上制造出芯片。

12、芯片测试

对制造号的芯片进行测试，检测生产中产生的缺陷和问题。