Úvod do technológie ASIC | Rôzne typy, dizajnový tok, aplikácie

V tomto návode uvidíme základný úvod do ASIC, aké sú rôzne typy návrhových techník ASIC, tok návrhu ASIC, aplikácie a mnoho ďalších. Prehľad Úvod Stručná história ASIC Aké sú rôzne typy ASIC? Plne prispôsobené ASICSemi -Vlastné pole ASICGate ASICStandard Cell založené na ASICDesign FlowAplikácieÚvod V širšom zmysle môže byť integrovaný obvod špecifický pre aplikáciu alebo jednoducho ASIC definovaný ako integrovaný obvod prispôsobený pre konkrétnu aplikáciu alebo konečné použitie namiesto použitia na všeobecné účely. Niektoré základné príklady ASIC sú IC v DVD prehrávači na dekódovanie informácií na optickom disku alebo IC navrhnutý ako regulátor nabíjania pre lítium-iónové batérie. ASIC sú úplne odlišné od iných štandardných IC, ako sú mikroprocesory alebo pamäte, pretože sú navrhnuté tak, aby použiť v širokej škále aplikácií. Na rozdiel od toho je možné ASIC použiť iba v aplikácii, na ktorú bol špeciálne navrhnutý. Vzhľadom na špecifickú vlastnú povahu ASIC, často obsahujú viac funkcií a zároveň sú malé, spotrebúvajú menej energie a strácajú menej energie. teplo v porovnaní so štandardným riešením IC. Ďalším hlavným rozdielom medzi štandardnými integrovanými obvodmi, ako sú napríklad pamäte, a ASIC je to, že dizajnérom ASIC môže byť priamo zákazník, ktorý môže mať jasnejšiu predstavu o aplikácii. Od začiatku 1980. rokov minulého storočia sa svet integrovaných obvodov výrazne rozvíjal ovplyvnené ASIC. Sú zodpovední za expanziu polovodičového priemyslu, zmenu v obchodnom modeli integrovaných obvodov a významný nárast návrhov IC a dizajnérskych inžinierov. ASIC tiež ovplyvnili celý ekosystém dizajnu a výroby polovodičov, ako je návrh systému, výroba a výrobný proces. , testovanie a balenie a nástroje CAD. Stručná história ASIC Pôvod ASIC sa dá vysledovať späť najmenej 20 trhov pred vývojom Masked ROM (Read-only Memory). Začiatkom 1970. rokov bol predstavený koncept Gate Arrays a Standard Cells, ale v priebehu 1980. rokov zaujala technológia ASIC popredné miesto na trhu integrovaných obvodov po celom svete. Počas tohto obdobia niekoľko výrobcov a predajcov polovodičov, najmä od Japonsko dominuje na trhu ASIC a je považované za špecialistov ASIC. Aké sú rôzne typy ASIC? Históriu návrhov a technológie ASIC možno charakterizovať neustálym rastom a vývojom rôznych dizajnových štýlov ASIC. Štatisticky vzaté, ASIC v štýle hradlového poľa založeného na CMOS sú dominantným typom, ale existuje niekoľko ďalších typov návrhov ASIC. V zásade možno všetky ASIC rozdeliť do troch typov. Sú to: Úplné – Vlastné ASIC Semi – Vlastné ASIC Programovateľné IC Polovlastné ASIC sa opäť delia na dizajny založené na Gate Array a dizajny založené na bunke. Hradlové polia sa ďalej delia na kanálové a bezkanálové polia, zatiaľ čo konštrukcie založené na bunke sa ďalej delia na štandardné bunky a makrobunky. Po programovateľných integrovaných obvodoch sú všetky programovateľné logické zariadenia ako PAL, PLA, PLD založené na EPROM (EPLD), PLD založené na EEPROM (EEPLD) a do tejto kategórie patria zariadenia programovateľné na mieste, ako je FPGA. Nasledujúci obrázok zobrazuje rôzne typy ASIC a tiež podkategórie každého typu. Pozrime sa teraz stručne na niektoré dôležité typy ASIC. Úplné vlastné ASIC V ASIC Full-Custom sú všetky logické bunky, obvody a rozloženia navrhnuté špeciálne pre tento konkrétny ASIC od základov. Dizajnér si môže zvoliť dizajn ASIC na mieru iba vtedy, ak si myslí, že existujúce knižnice nie sú dostatočne rýchle alebo logické bunky nie sú malé alebo spotreba energie je vysoká. poskytuje najvyšší možný výkon pri najmenšej možnej veľkosti matrice. Ale tento vysoký výkon a malá veľkosť prichádza za cenu predĺženého času návrhu, zložitého dizajnu a celkových nákladov na samotný IC. Niektoré z najbežnejších plne zákazkových ASIS sú mikroprocesory, pamäte, analógové procesory, analógové / digitálne komunikačné zariadenia, senzory, Prevodníky, vysokonapäťové integrované obvody pre automobily atď. Nasleduje vzorový návrh 2-vstupovej brány NAND na báze CMOS, kde je definovaná každá vrstva. Polovlastné ASICSkrátenie času návrhu a zníženie nákladov na úplné zákazkové ASIC, boli vyvinuté mnohé ďalšie konštrukčné prístupy, ktoré sa nazývajú Semi-custom ASIC Designs. Obyčajne je najnižšou úrovňou hierarchie zapojenej do semi-custom design úroveň logiky alebo brány. To je na rozdiel od zákazkovej práce, kde môže byť zahrnutý dizajn a rozloženie jednotlivých tranzistorov. Ako už bolo spomenuté, semi-custom ASIS dizajn môže byť ďalej rozdelený na Gate Arrays a Standard Cells. Pozrime sa trochu na tieto typy. Gate Array ASICIn ASIC založené na Gate Array, tranzistory typu p a n sú preddefinované na kremíkovej doske ako polia. Na základe návrhu od zákazníka a prepojení získaných z návrhu poskytuje predajca kremíka tieto základné doštičky. Preto je základný wafer špecifický pre zákazníka, pretože je navrhnutý na základe zákazníkom poskytnutých spojení medzi tranzistormi hradlového poľa. Hradlové polia sú opäť rozdelené na dva typy nazývané Channeled Gate Array a Channel-less Gate Array. V poliach s kanálovými hradlami sa prepojenia medzi logickými bunkami uskutočňujú v rámci vopred definovaných kanálov medzi riadkami logických buniek. V prípade bezkanálových hradlových polí sú spojenia vytvorené na hornej kovovej vrstve na vrchu logických buniek. Štandardná bunka ASICA Standard Cell založená na ASIC používa vopred navrhnuté logické bunky, ako sú hradlá, multiplexory, klopné obvody, sčítačky atď. Tieto logické bunky sú známe ako štandardné bunky, ktoré sú už navrhnuté a uložené v knižnici. Táto knižnica sa importuje do nástroja CAD a návrh možno vykonať pomocou komponentov knižnice ako vstupov. Návrhy založené na štandardnej bunke sú zvyčajne organizované ako rady buniek s konštantnou výškou na čipe, rovnako ako rad tehál. V kombinácii s komponentmi na logickej úrovni môžu byť štandardné bunkové konštrukcie použité na implementáciu zložitých funkcií, ako sú multiplikátory a pamäťové polia. Štandardná bunková konštrukcia môže obsahovať aj väčšie a zložitejšie vopred navrhnuté bunky, ako sú mikrokontroléry alebo mikroprocesory. Tieto väčšie bunky sa nazývajú Megacells.Design FlowDoteraz ste videli krátky úvod do ASIC a tiež niekoľko dôležitých typov ASIC. V tejto časti sa pokúsme stručne porozumieť špecifickému toku procesu a postupom zahrnutým do navrhovania a vývoja ASIC. Nasledujúci obrázok ukazuje typický tok návrhu zapojený do navrhovania polovlastného ASIC. V zásade ho možno rozdeliť do 10 krokov. Zadanie návrhu: V tomto kroku sa vytvorí návrh logiky pomocou jazyka popisu hardvéru (HDL), ako je VHDL alebo Verilog, alebo pomocou Schematic entry.Logic Synthesis: Keď je logika navrhnutá pomocou HDL alebo Schematic entry, ďalším krokom je extrahovanie popisu logických buniek a ich prepojení. Táto informácia sa tiež nazýva Netlist.Rozdelenie systému: Ďalším krokom je logické rozdelenie celého systému na malé bloky veľkosti ASIC. Simulácia pred rozložením: Pred samotným fyzickým rozložením návrhu simulačný nástroj skontroluje obvod, či správna práca. V skutočnosti sa tento proces vykonáva na každom kroku, takže ak sa zistia nejaké chyby, bolo by ľahké ich opraviť už v tejto fáze. Proces až do tohto kroku sa zvyčajne považuje za logický návrh. Nasledujúce kroky súvisia so skutočným fyzickým rozložením návrhu. Plánovanie podlahy: Prvým krokom vo fyzickom návrhu je usporiadanie všetkých blokov obvodu na čipe. Umiestnenie: V tomto kroku sa umiestnenie logických buniek v sú nastavené bloky. Smerovanie: Keď je umiestnenie blokov a buniek dokončené, potom je čas vytvoriť spojenia medzi bunkami a blokmi. Extrakcia: Ďalším krokom je určenie odporu a kapacity predtým vytvorených prepojení, pretože rozhodujú o oneskorení signálu. V tejto fáze sa vypočítavajú aj oneskorenia. Simulácia po rozložení: Po dokončení fyzického návrhu sa obvod opäť otestuje na funkčnosť. Predtým vypočítané oneskorenia sa tiež berú do úvahy pri procese simulácie.Kontrola pravidiel návrhu (DRC): Posledným krokom je overenie rozloženia celého obvodu a kontrola, či je v súlade so špecifikáciami pravidiel návrhu.AplikácieOblasť aplikácií ASIC je veľmi široké, keďže sa v podstate používajú všade tam, kde je potrebný výkon, prispôsobenie a veľkosť.

Zanechajte správu 

zoznam správ