淺談數(shù)字后端工程師的工作

分享數(shù)字后端設計是什么？

數(shù)字后端，顧名思義，它處于數(shù)字IC設計流程的后端，屬于數(shù)字IC設計類崗位的一種。 在IC設計中，數(shù)字后端所占的人數(shù)比重一直是最多的，而且隨著芯片規(guī)模不斷加大，后端工程師需要的人數(shù)將會越來越多。

一般來說，數(shù)字后端按崗位類別可以分為： 邏輯綜合，布局布線physical design，靜態(tài)時序分析（STA），功耗分析Power analysis，物理驗證physical verification等崗位 。人才的需求量進一步加大，這也是現(xiàn)階段數(shù)字后端工程師招聘量巨大的原因。

數(shù)字后端設計和數(shù)字前端設計的區(qū)別？

數(shù)字芯片設計流程

相對于數(shù)字前端設計 （ 數(shù)字IC設計=數(shù)字前端設計？ ）來說，后端設計分為5個步驟，要做的事情是很多的，因此招人也非常多，在一些 大公司里，5個步驟每個都是有專人負責的。后端設計工程師需要掌握的東西會比較多，但是不要求每一項都很精通，是一個非常不錯的選擇~

后端和前端一樣，也是一個很早就出現(xiàn)的非常重要的崗位。 雖然由于工作性質(zhì)，它對代碼編寫的要求相對來說沒前端那么高，但是各種EDA工具的使用、掌握多門腳本語言、分析報告、修錯誤都是其核心技能。如果對編程不感興趣又想從事數(shù)字IC設計工作，那么選擇數(shù)字后端是非常合適的。

因此，數(shù)字后端和前端相比，并不存在誰好誰壞的問題，兩個崗位的薪資待遇和發(fā)展空間也是大致相同的。 求職的時候，建議大家更多地根據(jù)自己的技能基礎和個人意愿去選擇就好。

數(shù)字后端設計工程師要做什么？

①邏輯綜合（Synthesis）

主要負責將RTL code轉(zhuǎn)換為實際后端使用的netlist網(wǎng)表， 一個好的網(wǎng)表對布局布線的工作起到?jīng)Q定性作用。要盡可能做到performance， power， area的優(yōu)化。尤其是現(xiàn)如今的一些要求高性能的設計，對綜合的要求非常高。

綜合質(zhì)量很大一定程度上取決于綜合軟件的性能，業(yè)界流行的兩個綜合工具是Synopsys的Design Compiler和Cadence的Genus，熟練的掌握兩個工具的使用方法是綜合工作的一個基本條件。

②布局布線（PD）

布局布線是數(shù)字后端中占比最大的工作，主要負責netlist到GDSII的轉(zhuǎn)化過程，步驟包括Floorplan，Place，CTS，Optimize，Route，ECO等，確保自己負責的模塊滿足時序還有物理制造的要求。同時，需要協(xié)同其他工程師，及時提供他們需要的文件，比如def， spef，網(wǎng)表等。是數(shù)字后端中最核心的工作。

布局布線對工具的依賴程度較強，而且工具操作相對來說較為復雜。業(yè)界較為常用的是cadence的Innovus軟件和Synopsys的ICC，掌握這兩大工具的使用需要花費一定的時間。

③靜態(tài)時序分析（STA）

靜態(tài)時序分析簡稱為STA，時序驗證分析是數(shù)字后端中的重要一塊內(nèi)容，芯片需要滿足各種corner下面的setup，hold時序要求以及其他的transition， capacitance， noise等要求。STA需要制定整個芯片的sdc約束文件，選擇芯片需要signoff的corner以及全芯片的timing eco流程。是一份難度要求很高的工作。

靜態(tài)時序分析通常通常需要掌握Synopsys的primetime以及cadence的tempus兩大軟件的使用方法。

④物理驗證（PV）

物理驗證也是tape out前的一項重要事項。如果物理驗證有錯，那芯片生產(chǎn)就會失敗。在布局布線工具中，軟件只能檢查到金屬層上的物理違反，而真正的物理驗證需要檢查到器件底層（base layer）。因此，物理驗證需要將金屬層和底層金屬合并到一起，進行全芯片的drc檢查。同時，還需要做全芯片的LVS（版圖與原理圖一致性檢查），ERC（電氣規(guī)則檢查）。確保芯片沒有任何物理設計規(guī)則違反。

物理驗證一般在mentor公司的calibre中進行，是業(yè)界標準的物理驗證工具。

⑤功耗分析（PA）

功耗分析也是芯片signoff的重要一大塊，隨著現(xiàn)在芯片的規(guī)模越來越大，功耗在芯片的中的地位也越來越高。功耗分析的兩大任務是分析IR drop（電壓降）和EM（電遷移）。及時將結(jié)果反饋給布局布線任務組，讓他們及時修改后端設計圖，解決設計中潛在的問題。

一般功耗分析使用的工具有Ansys公司的redhawk，以及cadence公司的voltus和synopsys公司的ptpx。

而且，數(shù)字后端工程師通常都是以一個項目組作為一個團隊，前面說的這些任務都會分為不同的角色。 通常，一個項目中會有一名頂層工程師，一名STA工程師，一名功耗分析工程師，一名物理驗證工程師以及若干名模塊工程師，這些工程師需要相互合作，共同完成全芯片的RTL到GDSII的過程，同時確保沒有時序以及物理驗證上的違例。

數(shù)字后端設計工程師需要掌握的技能

數(shù)字后端主要以軟件工具為主，需主要掌握以下軟件（以cadence， synopsys，mentor公司為主）

布局布線：Innovus/Encounter， ICC2/ICC

綜合：DC， Genus

物理驗證：Calibre

靜態(tài)時序分析：PrimeTime， Tempus

功耗分析：Redhawk， Voltus，PTPX

每種平臺需要你掌握的技能不大一樣，通常每種平臺下學會一種工具即可。一個初級工程師想全部掌握這些技能也很難，如果這些工具你都會使用，就變成老司機了。

由于數(shù)字后端工程師需要跑一些自動化的任務，所以掌握必要的腳本語言也是必須的，比如掌握下面知識就顯得比較重要：

Verilog

TCL

Perl

Python

所有的技術(shù)類崗位，主要看的兩點就是： 專業(yè)技能（skills）和項目經(jīng)驗（experience） 。 所以除了上面列出的這些技能，你能實際做過一兩個項目，哪怕是一些小模塊的后端設計，也是很重要的，尤其是做項目過程中積攢的debug經(jīng)驗。

數(shù)字后端設計工程師的薪資待遇和職業(yè)發(fā)展

這是最新的2021屆后端設計秋招應屆生的薪資情況 ，一線城市平均薪資大概在25萬左右，二三線城市稍微低一些。

另外一個好消息是，國內(nèi)現(xiàn)在在大力發(fā)展集成電路，所以最近幾年的薪資都在不斷上漲，5年之內(nèi)應該都還會保持這個趨勢。

數(shù)字IC設計工程師（前端&后端）職業(yè)發(fā)展路徑

關于數(shù)字后端設計工程師的職業(yè)發(fā)展 ，未來的IC設計工程師的職業(yè)發(fā)展分為兩條路徑：一是技術(shù)專家路線，基本按照上圖的發(fā)展階梯來走，這些人會一直做技術(shù)，成為一名資深設計工程師；二是項目管理路線，有些人會成為設計經(jīng)理，做一些管理類的工作。

設計工程師干了很多年之后，有少數(shù)人也可以轉(zhuǎn)崗，比如轉(zhuǎn)去做架構(gòu)工程師，去EDA公司做應用工程師（AE），要么就索性創(chuàng)業(yè)。但是總的來說，絕大多數(shù)設計工程師還是會一直做下去，畢竟這個崗位還算一個天花板不低的崗位。

數(shù)字后端設計工程師入行門檻和條件

現(xiàn)階段，數(shù)字后端工程師主要還是以招聘研究生和本科生為主，不過好消息是對專業(yè)的要求并不是很苛刻，并非集成電路方向不可，只要你掌握了上面的這些技能，哪怕是不相關專業(yè)，比如材料、物理、自動化、機械等理工科專業(yè)，也是可以成功應聘數(shù)字后端設計工程師的。

學歷本科也不要氣餒，有工作經(jīng)驗的本科生，還是可以找到數(shù)字后端工程師的職位的。畢業(yè)學校一般的同學也不要氣餒，985高校畢業(yè)，在求職時肯定是有優(yōu)勢的，但畢竟每年畢業(yè)生不多，在現(xiàn)在IC行業(yè)整體缺人的大背景下，企業(yè)依然會招收學校排名一般的學生，當然前提還是一樣，有 專業(yè)技能（skills）和項目經(jīng)驗（experience）。

找工作，選擇比能力更重要。 如果一開始選對了行業(yè)和崗位，就會比較容易取得成功。 現(xiàn)在的IC設計行業(yè)，有“錢途”也有前途，薪資高自不必說，如果進對了公司拿到了股權(quán)，也可以輕松實現(xiàn)財務自由，可以說是理工科生的黃金崗位之一。
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