Ο σχεδιασμός ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC) είναι μια ειδικότητα ηλεκτρολογίας και μηχανικής υπολογιστών. Αυτή η πειθαρχία είναι ζωτικής σημασίας για τη σωστή κατασκευή νέων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, τα οποία χρησιμοποιούνται σε ψηφιακές συσκευές όπως υπολογιστές και κινητά τηλέφωνα. Υπάρχουν πολλά λεπτομερή βήματα στη διαδικασία ανάπτυξης IC. Ο εννοιολογικός σχεδιασμός, η προσομοίωση και οι δοκιμές επαλήθευσης είναι τα κύρια βασικά στοιχεία της διαδικασίας σχεδιασμού ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.
Κάθε ολοκληρωμένο κύκλωμα περιέχει πολλά διασυνδεδεμένα ηλεκτρικά εξαρτήματα. Αυτά τα μικρά στοιχεία περιλαμβάνουν τρανζίστορ και αντιστάσεις, που χρησιμοποιούνται για τη διεύθυνση και τον έλεγχο του ρεύματος. Τα IC κατασκευάζονται από ημιαγώγιμο υλικό όπως το πυρίτιο. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα είναι πολύ περίπλοκα και μερικά μπορεί να περιέχουν σχεδόν ένα δισεκατομμύριο τρανζίστορ.
Στη σχεδίαση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, τα στοιχεία πρέπει να σχεδιάζονται σχολαστικά και να τοποθετούνται πριν να κατασκευαστεί ένα τσιπ. Λόγω της πολυπλοκότητας των σύγχρονων IC, τα τσιπ σπάνια σχεδιάζονται με το χέρι. Αντίθετα, χρησιμοποιείται λογισμικό εννοιολογικού σχεδιασμού κατά τη διαδικασία σχεδιασμού. Αυτή η προσέγγιση με τη βοήθεια υπολογιστή επιτρέπει στους σχεδιαστές κυκλωμάτων να αποφεύγουν λάθη και να διασφαλίζουν ότι κάθε τσιπ έχει τοποθετηθεί σωστά.
Κατά το στάδιο του εννοιολογικού σχεδιασμού του σχεδιασμού ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, οι ειδικοί εργάζονται για να σχεδιάσουν κάθε κύκλωμα όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά. Τα εξαρτήματα είναι τοποθετημένα έτσι ώστε να εκμεταλλεύονται πλήρως τον διαθέσιμο χώρο και να μειώνουν το τελικό μέγεθος του τσιπ. Οι ηλεκτρικές διαδρομές έχουν σχεδιαστεί για να είναι σύντομες και αποτελεσματικές. Αυτό μειώνει το κόστος του IC και επιτρέπει στα ηλεκτρικά σήματα να ρέουν χωρίς προβλήματα.
Οι κατασκευαστές τσιπ IC έχουν διαφορετικές δυνατότητες. Τα μηχανήματα που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων περιορίζονται μερικές φορές σε ορισμένες διατάξεις και δομές. Η διαδικασία σχεδιασμού κυκλώματος πρέπει να το λαμβάνει υπόψη και οι σχεδιαστές πρέπει να συνεργάζονται στενά με τους κατασκευαστές για να διασφαλίσουν ότι ένα προτεινόμενο μοντέλο μπορεί πραγματικά να παραχθεί.
Αφού σχεδιαστεί ένα νέο ολοκληρωμένο κύκλωμα, πρέπει να προσομοιωθεί. Σε αυτό το στάδιο, το λογισμικό είναι και πάλι ένα σημαντικό εργαλείο. Τα προγράμματα ηλεκτρονικών υπολογιστών χρησιμοποιούνται για την προσομοίωση της ροής ηλεκτρικής ενέργειας μέσω ενός πρόσφατα σχεδιασμένου τσιπ. Η ψηφιακή λογική ενός IC παρακολουθείται στενά για σφάλματα. Εάν υπάρχει λάθος διάταξης, οι σχεδιαστές προσπαθούν να βρουν και να τροποποιήσουν το σφάλμα χρησιμοποιώντας λογισμικό πριν ξεκινήσει η ακριβή διαδικασία κατασκευής.
Ένα σχέδιο κυκλώματος παράγεται φυσικά σε ένα τσιπ πυριτίου μόνο όταν οι ειδικοί είναι ικανοποιημένοι ότι έχει τοποθετηθεί σωστά. Λόγω του κόστους κατασκευής, τα ολοκληρωμένα κυκλώματα παράγονται συνήθως χύμα. Ακόμη και μετά από εκτεταμένη προσομοίωση, μια νέα σχεδίαση IC δοκιμάζεται στον πραγματικό κόσμο αμέσως μόλις κατασκευαστεί. Οι κατασκευαστές ολοκληρωμένων κυκλωμάτων επαληθεύουν τακτικά κάθε παρτίδα πυριτίου και ελέγχουν ότι η ψηφιακή λογική λειτουργεί σωστά.