Quá trình thiết kế một dự án chip điển hình thường kéo dài từ vài tháng đến hơn một năm tùy thuộc vào phân loại, độ phức tạp và kích thước của chip. Thậm chí một số dự án đặc biệt có thể lên tới hơn 2 năm. Toàn bộ quá trình được chia thành ba giai đoạn chính: thiết kế front-end, thiết kế back-end, và sản xuất & kiểm tra. Mỗi giai đoạn đều đòi hỏi những công đoạn cụ thể và sự phối hợp chặt chẽ để đảm bảo chip sản xuất ra đạt chất lượng cao nhất.

Giai đoạn thiết kế front-end thường kéo dài từ 4-6 tháng. Đầu tiên các kỹ sư trưởng sẽ thiết kế kiến trúc cho chip, đặc tả chi tiết về chức năng, hiệu năng, tiêu thụ điện năng, và các interface của chip. Sau đó các kỹ sư thiết kế sẽ bắt đầu tiến hành viết mã RTL (Register Transfer Level) bằng các ngôn ngữ mô tả phần cứng như Verilog, System Verilog hoặc VHDL. Giai đoạn này cũng bao gồm việc mô phỏng và xác minh để đảm bảo rằng thiết kế đáp ứng các yêu cầu về chức năng và timing, sau đó tiến hành tối ưu hóa để đạt sự cân bằng giữa diện tích, hiệu năng, và tiêu thụ điện năng.

Tiếp theo là giai đoạn thiết kế back-end kéo dài từ 3-4 tháng. Trong giai đoạn này, các khối logic được sắp xếp trên die của chip để tối ưu hóa đường tín hiệu và giảm thiểu trễ tín hiệu. Các tín hiệu được kết nối qua các lớp kim loại (metal) trong công đoạn routing, và thiết kế được kiểm tra toàn diện để đảm bảo tuân thủ các quy tắc sản xuất (DRC/LVS) cũng như đáp ứng các yêu cầu về thời gian (STA). Cuối cùng, dữ liệu thiết kế được chuẩn bị và gửi đến xưởng sản xuất trong giai đoạn tapeout.

Giai đoạn cuối cùng là sản xuất và kiểm tra, kéo dài từ 2-4 tháng. Các wafer được chế tạo tại foundry dựa trên dữ liệu tapeout, sau đó được kiểm tra để xác định các die bị lỗi. Các die hoạt động tốt sẽ được đóng gói để bảo vệ và kết nối với bo mạch. Cuối cùng, các chip đóng gói sẽ trải qua kiểm tra toàn diện để đảm bảo chức năng và độ tin cậy trước khi được đưa vào sử dụng.