Introdución á tecnoloxía ASIC | Diferentes tipos, fluxo de deseño, aplicacións

Neste titorial, veremos unha introdución básica ao ASIC, cales son os diferentes tipos de técnicas de deseño ASIC, o fluxo de deseño ASIC, aplicacións e moitos máis. Introdución de esquemaUnha breve historia dos ASIC Cales son os diferentes tipos de ASIC? ASIC totalmente personalizadoSemi -Custom ASICGate Array ASICStandard Cell baseado en ASICDesign FlowApplicationsIntroduciónEn sentido amplo, un circuíto integrado específico de aplicación ou simplemente un ASIC pódese definir como un circuíto integrado personalizado para unha aplicación ou uso final en particular en lugar de usalo para propósitos xerais. Algúns exemplos básicos de ASIC son o IC nun reprodutor de DVD para decodificar a información nun disco óptico ou un IC deseñado como controlador de carga para baterías de ión-litio. Os ASIC son bastante diferentes doutros IC estándar como microprocesadores ou memorias xa que están deseñados para utilizarse nunha ampla gama de aplicacións. Pola contra, un ASIC só se pode usar na aplicación para a que foi deseñada especificamente para executarse. Debido á natureza personalizada específica da aplicación dos ASIC, adoitan ter máis funcionalidades ao mesmo tempo que son de tamaño pequeno, consumen menos enerxía e disipan menos. calor en comparación cunha solución IC estándar. A outra diferenza principal entre os IC estándar como Memories, por exemplo, e os ASIC é que o deseñador do ASIC pode ser directamente o cliente, que pode ter unha idea máis clara da aplicación. Desde principios dos anos 1980, o mundo dos circuítos integrados foi moi influenciados por ASIC. Son responsables da expansión da industria de semicondutores, do cambio no modelo de negocio dos circuítos integrados e do aumento significativo dos deseños de IC e dos enxeñeiros de deseño. Os ASIC tamén influíron en todo o ecosistema do deseño e fabricación de semicondutores, como o deseño do sistema, a fabricación e o proceso de fabricación. , probas e empaquetado e as ferramentas CAD. Breve historia dos ASICA orixe dos ASIC pódese remontar a polo menos 20 bágoas antes do desenvolvemento de Masked ROM (Memoria de só lectura). A principios da década de 1970, introduciuse o concepto de matrices de portas e celas estándar, pero durante a década de 1980, a tecnoloxía ASIC ocupou un lugar destacado no mercado de IC en todo o mundo. Durante este período, varios fabricantes e vendedores de semicondutores, especialmente de Xapón, dominou o mercado ASIC e son considerados especialistas en ASIC. Cales son os diferentes tipos de ASIC? A historia dos deseños e tecnoloxía ASIC pode caracterizarse polo continuo crecemento e evolución de varios estilos de deseño de ASIC. Estatisticamente falando, os ASIC de estilo de matriz de porta baseados en CMOS son o tipo dominante, pero hai outros tipos de deseños ASIC. Basicamente, todos os ASIC pódense clasificar en tres tipos. Son: ASIC completos – personalizados. Semi – ASIC personalizados. As matrices de portas divídense en matrices canalizadas e sen canles, mentres que os deseños baseados en células divídense en células estándar e macrocélulas. Chegando aos IC programables, todos os dispositivos lóxicos programables como PAL, PLA, PLD baseado en EPROM (EPLD), PLD baseado en EEPROM. (EEPLD) e os dispositivos programables de campo como FPGA entran nesta categoría. A seguinte imaxe mostra os diferentes tipos de ASIC e tamén as subcategorías de cada tipo. Vexamos agora brevemente algúns dos tipos importantes de ASIC. Totalmente personalizado ASICNo ASIC Full-Custom, todas as celas lóxicas, circuítos e deseños están deseñados especificamente para ese ASIC en particular desde cero. O deseñador pode escoller un deseño ASIC totalmente personalizado só se pensa que ou as bibliotecas existentes non son o suficientemente rápidas ou que as celas lóxicas non son pequenas ou que o consumo de enerxía é alto. As principais vantaxes dos ASIC personalizados sobre outros deseños de IC son: ofrece o maior rendemento posible co tamaño de matriz máis pequeno posible. Pero este alto rendemento e tamaño pequeno ten un prezo de maior tempo de deseño, deseño complexo e custo global do propio IC. Algúns dos ASIS personalizados máis comúns son microprocesadores, memorias, procesadores analóxicos, dispositivos de comunicación analóxico/dixital, sensores, Transdutores, circuitos integrados de alta tensión para automóbiles, etc. O seguinte é un deseño de mostra dunha porta NAND de 2 entradas baseada en CMOS, onde se definen todas as capas. ASIC semi-personalizadoPara acurtar o tempo de deseño e reducir o custo do deseño totalmente personalizado. Os ASIC, desenvolvéronse moitos outros enfoques de deseño e estes chámanse Deseños ASIC semipersonalizados. Normalmente, o nivel máis baixo de xerarquía implicado no deseño semipersonalizado é o nivel lóxico ou nivel de porta. Isto contrasta co traballo totalmente personalizado, onde o deseño e a disposición do transistor individual pode estar implicado. Como se mencionou anteriormente, o deseño ASIS semipersonalizado pódese dividir aínda máis en Gate Arrays e Standard Cells. Vexamos un pouco sobre estes tipos.Gate Array ASICNos ASIC baseados en Gate Array, os transistores de tipos p e n están predefinidos nunha oblea de silicio como matrices. Baseándose no deseño do cliente e nas interconexións obtidas a partir do deseño, o vendedor de silicio proporciona estas obleas de base. Polo tanto, a oblea base é específica para o cliente xa que está deseñada en función das conexións proporcionadas polo cliente entre os transistores da matriz de portas. As matrices de portas divídense de novo en dous tipos chamados Channeled Gate Array e Channel-less Gate Array. Nas matrices de portas canalizadas, as interconexións entre as celas lóxicas realízanse dentro das canles predefinidas entre as filas das celas lóxicas. No caso de matrices de portas sen canle, as conexións realízanse nunha capa metálica superior sobre as celas lóxicas. ASIC baseado en celas estándar ASICA baseado en celas estándar usa celas lóxicas predeseñadas como portas, multiplexadores, flip-flops, sumadores, etc. Estas celas lóxicas coñécense como celas estándar que xa están deseñadas e almacenadas nunha biblioteca. Esta biblioteca impórtase á ferramenta CAD e o deseño pódese realizar usando os compoñentes da biblioteca como entradas. Normalmente, os deseños baseados en celas estándar organízanse como filas de celas de altura constante no chip, como unha fila de ladrillos. Cando se combinan con compoñentes de nivel lóxico, os deseños estándar baseados en celas pódense usar para implementar funcións complexas como multiplicadores e matrices de memoria. O deseño estándar de células tamén pode conter celas prediseñadas máis grandes e complexas como microcontroladores ou microprocesadores. Estas células máis grandes chámanse Megaceldas. Fluxo de deseñoAta agora, viches unha breve introdución ao ASIC e tamén algúns tipos importantes de ASIC. Nesta sección imos tentar comprender brevemente o fluxo de proceso específico e os procedementos implicados no deseño e desenvolvemento dun ASIC. A seguinte imaxe mostra un fluxo de deseño típico implicado no deseño dun ASIC semipersonalizado. Pódese dividir basicamente en 10 pasos.Entrada do deseño: no paso, o deseño lóxico créase utilizando unha linguaxe de descrición de hardware (HDL) como VHDL ou Verilog ou coa axuda da entrada esquemática. Síntese lóxica: unha vez que se deseña a lóxica usando HDL ou entrada esquemática, o seguinte paso é extraer a descrición das celas lóxicas e as súas interconexións. Esta información tamén se chama Netlist. Particionamento do sistema: o seguinte paso é dividir loxicamente todo o sistema en pequenos bloques de tamaño ASIC. Simulación previa á disposición: antes de entrar na disposición física real do deseño, unha ferramenta de simulación verifica o circuíto funcionamento adecuado. De feito, este proceso realízase en cada paso para que, se se atopa algún erro, sería fácil corrixilos nesta fase. O proceso ata este paso adoita considerarse como Deseño lóxico. Os pasos posteriores están relacionados coa disposición física real do deseño.Planificación da planta: o primeiro paso no deseño físico é organizar todos os bloques do circuíto no chip.Colocación: Neste paso, a localización das celas lóxicas nun enrutamento: unha vez rematada a colocación dos bloques e das celas, é o momento de crear as conexións entre as celas e os bloques.Extracción: O seguinte paso é determinar a resistencia e a capacidade das interconexións realizadas previamente, xa que eles deciden o atraso do sinal. Ademais, os atrasos calcúlanse nesta fase.Simulación posterior ao deseño: unha vez que se completa o deseño físico, volve probar o circuíto para funcionar. Os atrasos calculados previamente tamén se teñen en conta para o proceso de simulación. Verificación de regras de deseño (DRC): O paso final consiste en verificar o trazado de todo o circuíto e comprobar se cumpre coas especificacións das normas de deseño.AplicaciónsA área de aplicación dos ASIC é moi amplos xa que úsanse basicamente en todos os lugares onde se precise rendemento, personalización e tamaño.

Deixar unha mensaxe 

Lista de mensaxes