Introducció a la tecnologia ASIC | Diferents tipus, flux de disseny, aplicacions

En aquest tutorial, veurem una introducció bàsica a l'ASIC, quins són els diferents tipus de tècniques de disseny d'ASIC, el flux de disseny d'ASIC, aplicacions i molts més. Introducció generalUna breu història dels ASIC Quins són els diferents tipus d'ASIC? -ASICGate Array personalitzat ASICSbasat en cèl·lules estàndard ASICDesign FlowApplicationsIntroductionEn un sentit ampli, un circuit integrat específic d'aplicació o simplement un ASIC es pot definir com un circuit integrat personalitzat per a una aplicació o un ús final en lloc d'utilitzar-lo per a un propòsit general. Alguns exemples bàsics d'ASIC són l'IC en un reproductor de DVD per descodificar la informació d'un disc òptic o un IC dissenyat com a controlador de càrrega per a bateries d'ions de liti. Els ASIC són força diferents d'altres circuits integrats estàndard com els microprocessadors o les memòries, ja que estan dissenyats per ser utilitzat en una àmplia gamma d'aplicacions. En canvi, un ASIC només es pot utilitzar a l'aplicació per a la qual s'ha dissenyat específicament. A causa de la naturalesa personalitzada específica de l'aplicació dels ASIC, sovint inclouen més funcionalitats alhora que són de mida petita, consumeixen menys energia i es dissipen menys. calor en comparació amb una solució IC estàndard. L'altra diferència principal entre els CI estàndard com Memòries, per exemple, i els ASIC és que el dissenyador de l'ASIC pot ser directament el client, que podria tenir una idea més clara de l'aplicació. Des de principis dels anys 1980, el món dels circuits integrats ha estat molt important. influït pels ASIC. Són responsables de l'expansió de la indústria dels semiconductors, el canvi en el model de negoci dels circuits integrats i l'augment significatiu dels dissenys de circuits integrats i dels enginyers de disseny. Els ASIC també van influir en tot l'ecosistema del disseny i fabricació de semiconductors com el disseny del sistema, la fabricació i el procés de fabricació. , proves i embalatge i les eines CAD. Breu història dels ASIC L'origen dels ASIC es remunta a almenys 20 llàgrimes abans del desenvolupament de Masked ROM (Memòria de només lectura). A principis de la dècada de 1970, es va introduir el concepte de matrius de porta i cèl·lules estàndard, però durant la dècada de 1980, la tecnologia ASIC va ocupar un lloc destacat al mercat de circuits integrats a tot el món. És durant aquest període que diversos fabricants i venedors de semiconductors, especialment de Japó, dominava el mercat ASIC i es considera especialistes en ASIC. Quins són els diferents tipus d'ASIC? La història dels dissenys i la tecnologia ASIC es pot caracteritzar pel creixement i l'evolució contínues de diversos estils de disseny d'ASIC. Estadísticament parlant, els ASIC d'estil de matriu de porta basats en CMOS són el tipus dominant, però hi ha diversos altres tipus de dissenys ASIC. Bàsicament, tots els ASIC es poden classificar en tres tipus. Són: Complets - ASIC personalitzats Semi - ASIC personalitzats CI programables Els ASIC semipersonalitzats es divideixen de nou en dissenys basats en Gate Array i dissenys basats en cèl·lules. Les matrius de portes es divideixen encara més en matrius canalitzats i sense canal, mentre que els dissenys basats en cèl·lules es divideixen encara més en cèl·lules estàndard i macrocells. Arribant als CI programables, tots els dispositius lògics programables com PAL, PLA, PLD basat en EPROM (EPLD), PLD basat en EEPROM. (EEPLD) i els dispositius programables de camp com FPGA entren en aquesta categoria. La imatge següent mostra els diferents tipus d'ASIC i també les subcategories de cada tipus. Vegem ara breument alguns dels tipus importants d'ASIC. Personalitzat totalment ASICA l'ASIC personalitzat complet, totes les cel·les lògiques, circuits i dissenys estan dissenyats específicament per a aquest ASIC en particular des de la base. El dissenyador pot triar un disseny ASIC totalment personalitzat només si pensa que les biblioteques existents no són prou ràpides o les cel·les lògiques no són petites o el consum d'energia és elevat. Els principals avantatges dels ASIC personalitzats sobre altres dissenys de CI són ofereix el màxim rendiment possible amb la mida de matriu més petita possible. Però aquest alt rendiment i mida petita té un preu d'augment del temps de disseny, disseny complex i cost global del propi IC. Alguns dels ASIS personalitzats més habituals són microprocessadors, memòries, processadors analògics, dispositius de comunicació analògic/digital, sensors, Transductors, circuits integrats d'alta tensió per a automòbils, etc. A continuació es mostra un disseny de mostra d'una porta NAND de 2 entrades basada en CMOS, on es defineix cada capa. ASIC semipersonalitzat Per escurçar el temps de disseny i reduir el cost de la personalització completa ASICs, s'han desenvolupat molts altres enfocaments de disseny i aquests s'anomenen dissenys ASIC semipersonalitzats. Normalment, el nivell més baix de jerarquia implicat en el disseny semipersonalitzat és el nivell lògic o nivell de porta. Això contrasta amb el treball totalment personalitzat, on podria estar involucrat el disseny i la disposició del transistor individual. Com s'ha esmentat anteriorment, el disseny ASIS semipersonalitzat es pot dividir encara més en matrius de portes i cèl·lules estàndard. Vegem una mica sobre aquests tipus. ASIC de la matriu de la portaEn els ASIC basats en la matriu de la porta, els transistors de tipus p i n estan predefinits en una hòstia de silici com a matrius. A partir del disseny del client i de les interconnexions obtingudes del disseny, el proveïdor de silici proporciona aquestes hòsties de base. Per tant, l'hòstia base és específica per al client, ja que està dissenyada en funció de les connexions proporcionades pel client entre els transistors de la matriu de la porta. Les matrius de la porta es divideixen de nou en dos tipus anomenats Channeled Gate Array i Channel-less Gate Array. En les matrius de portes canalitzades, les interconnexions entre les cel·les lògiques es realitzen dins dels canals predefinits entre les files de les cel·les lògiques. En el cas de matrius de portes sense canal, les connexions es realitzen en una capa metàl·lica superior a la part superior de les cel·les lògiques. L'ASIC basat en la cèl·lula estàndard ASICA basat en la cèl·lula estàndard utilitza cèl·lules lògiques predissenyades com portes, multiplexadors, flip-flops, sumadors, etc. Aquestes cel·les lògiques es coneixen com a cel·les estàndard que ja estan dissenyades i emmagatzemades en una biblioteca. Aquesta biblioteca s'importa a l'eina CAD i el disseny es pot realitzar utilitzant els components de la biblioteca com a inputs. Normalment, els dissenys basats en cel·les estàndard s'organitzen com a files de cel·les d'alçada constant al xip, com una fila de maons. Quan es combinen amb components de nivell lògic, els dissenys estàndard basats en cèl·lules es poden utilitzar per implementar funcions complexes com ara multiplicadors i matrius de memòria. Aquestes cèl·lules més grans s'anomenen Megacells.Design Flow Fins ara, heu vist una breu introducció a ASIC i també alguns tipus importants d'ASIC. En aquesta secció, intentem entendre breument el flux de procés específic i els procediments implicats en el disseny i desenvolupament d'un ASIC. La imatge següent mostra un flux de disseny típic implicat en el disseny d'un ASIC semipersonalitzat. Bàsicament es pot dividir en 10 passos.Entrada de disseny: en el pas, el disseny lògic es crea utilitzant un llenguatge de descripció de maquinari (HDL) com VHDL o Verilog o amb l'ajuda de l'entrada esquemàtica. Síntesi lògica: un cop dissenyada la lògica utilitzant HDL o entrada esquemàtica, el següent pas és extreure la descripció de les cel·les lògiques i les seves interconnexions. Aquesta informació també s'anomena Netlist.System Partitioning: el següent pas és dividir lògicament tot el sistema en petits blocs de mida ASIC. funcionament correcte. De fet, aquest procés es realitza a cada pas, de manera que si es troben errors, seria fàcil corregir-los en aquesta etapa. El procés fins a aquest pas normalment es considera disseny lògic. Els passos posteriors a això estan relacionats amb la disposició física real del disseny. Planificació de la planta: el primer pas del disseny físic és organitzar tots els blocs del circuit al xip. Col·locació: en aquest pas, la ubicació de les cel·les lògiques en un s'estableixen els blocs. Encaminament: un cop finalitzada la col·locació dels blocs i les cèl·lules, és el moment de crear les connexions entre les cèl·lules i els blocs. Extracció: El següent pas és determinar la resistència i la capacitat de les interconnexions realitzades prèviament, ja que ells decideixen el retard del senyal. A més, els retards es calculen en aquesta etapa. Simulació posterior al disseny: un cop finalitzat el disseny físic, es torna a provar el funcionament del circuit. Els retards calculats prèviament també es tenen en compte per al procés de simulació. Verificació de regles de disseny (DRC): El pas final és verificar la disposició de tot el circuit i comprovar si compleix les especificacions de la regla de disseny. AplicacionsL'àrea d'aplicacions dels ASIC és molt amples ja que s'utilitzen bàsicament a tot arreu on calgui rendiment, personalització i mida.

Deixa un missatge 

Llista de missatges