1．集成电路设计概念

要设计一款集成电路，首先要确定它可以实现什么样的功能、具有什么样的性能，同时为了产品的市场推广并保证制造厂商的投资回报，还必须控制制造成本。集成电路的设计简单地说就是一个将抽象的产品设计要求（如预期的功能和性能要求）转化成特定元器件的组合，最终在硅片上实现的过程。就像人们用“建筑材料”建造各种不同功能、不同规格和结构的建筑一样，集成电路的设计是对抽象的芯片功能进行描述，通过专用EDA工具转化成特定的“建筑材料”，然后用这些“建筑材料”搭建一个大楼的设计过程，只不过在集成电路设计中，这些“建筑材料”指的是各种各样的晶体管、元源元件和互连及隔离结构。当然，房子是搭建在地基上的，而集成电路则是搭建在硅片上的。

2．设计考虑

设计集成电路时需要考虑的方面很多，以下4点是基本要求。

(1)芯片面积——越小越好这是因为如果一块集成电路裸片（封装之前的芯片）的面积越小，那么在一块晶圆片上可以获得的芯片数就会越多。对于同样的工艺过程，获得芯片的片数越多，就意味着可以降低芯片的成本。

(2)电路性能——越高越好 这里所说的电路性能，主要是指运行速度。集成电路的速度通常是用它能够达到的最高频率来进行衡量的，当一块集成电路可以达到的运行频率越高，那么它在一定的时间内可以完成的任务就越多，性能就越高。

(3)芯片功耗——越低越好功耗反映在单位时间里芯片会消耗掉多少电能量，集成电路的功耗越低，由它构建的电子产品越节能，越符合绿色环保要求，产品竞争力就越强。特别是移动电子设备（例如手机、笔记本电脑等），功耗越低就意味着其电池的使用时间就越长，对使用者越方便。

(4)可制造性——越优越好 有关可制造性设计(DFM-DFX)对于集成电路设计的必要性和重要性，在第2章中已经做了介绍。值得注意的是，现代集成电路设计，已经进入亚微米/纳米尺寸，从0.18μm披术节点开始，半导体制造工艺中广泛采用了所谓“亚波长光刻”技术。在该种技术下生产的集成电路特征尺寸小于光源波长。亚波长光刻的使用，导致掩模图形和硅片表面实际印刷图形之间不再一致。版图图形转移过程中的失真，将会影响最后产品的性能参数，并降低集成电路的成品率。在这种情况下可制造性设计的复杂性与日俱增，对集成电路产品成本控制越来越重要。

除上述4点外，在现代集成电路设计中还需要考虑其他诸多因素，比如说抗电磁干扰能力、片内信号是不是能够准确地传输、易用性等。因此，集成电路设计是一项庞大而繁杂的工程，既要求从业者具有多学科的综合能力，又要有团队合作精神。一块优秀的集成电路设计，需要有许多杰出的工程师通力合作才能完成。

3．统筹兼顾与主要矛盾

如上所述，我们总是希望设计出来的集成电路能够具有更小的面积、更高的速度、更低的功耗和更优的工艺性。但是，在实际的设计过程中，工程师们很难同时实现这4个目标，这是因为面积、速度、功耗和工艺性这几种因素通常会相互制约：为了实现更低的功耗，常常会导致速度不得不变慢；而当我们想要提高速度的时候，却会引起功耗增大等。因此在设计中需要统筹兼顾，寻找最优的“平衡点”.

在具体产品设计时，由于产品性质和要求不同，众多要求指标中必然有一个主要矛盾。例如手机更侧重功耗和体积，希望电池使用时间长、体积小巧，那么设计手机里的芯片时，工程师们需重点考虑的就是如何实现更小的面积和更低的功耗这两个目标，而将速度放在次要的位置。而对于计算机的CPU/GPU芯片来说，芯片需耍处理海量的数据，因此速度是其最重要的性能要求，但速度提高会带来功耗的增加。因此，设计中要针对芯片的具体应用抓主要矛盾，牺牲其他次要因素，进行选择和优化。

这种在集成电路设计中统筹兼顾与抓主要矛盾的原则，其实在其他设计中也会遇到，工程界有人也称其为“折中原则”。