Sovelluksen integroitu piiri

1. Mukautettu

ASIC on jaettu kaikkiin mukautettuihin ja puoliksi räätälöityihin. Täysin räätälöity suunnittelu vaatii suunnittelijoilta kaiken piirisuunnittelun, joten työvoimaa ja joustavuutta on paljon, mutta kehitystehokkuus on alhainen. Jos suunnittelu on ihanteellinen, täydellinen räätälöinti voi toimia nopeammin kuin puoliksi räätälöity ASIC-siru. Puoliksi räätälöity standardilogiikkayksikkö (Standard Cell) voidaan valita vakiologiikkayksiköstä, MSI:stä (kuten summain, vertailija jne.), datapolusta (kuten ALU, muisti, väylä) vakiologiikkasolusta. ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, Moderni ASIC sisältää usein koko 32-bittisen prosessorin, joka on samanlainen kuin muistisolut ja muut ROM-, RAM-, EEPROM- ja FLASHin kaltaiset moduulit. Tällaista ASIC-järjestelmää kutsutaan usein SOC-järjestelmäksi (on-chip system).

FPGA on lähisukulainen ASIC, yleensä kautta kaavamaisen, VHDL mallintaa digitaalinen järjestelmä, käyttäen EDA-ohjelmiston simulointi, syntetisoi, luo verkkotaulukko perustuu joihinkin standardikirjastoihin, konfiguroitu siru käyttää. Sen ero ASIC:n välillä on, että käyttäjän ei tarvitse puuttua piirin kytkentä- ja prosessiongelmiin, ja logiikkatoimintoa voidaan muuttaa milloin tahansa ja joustavasti.

2. Suunnittelu

ASIC:n suunnittelumenetelmä ja keinot ovat kokeneet vuosikymmeniä kehityskehityksen alkuperäisestä käsin kattavasta suunnittelusta edistyneen automaattisen toteutuksen prosessiin. Tämä on myös tieteen ja teknologian, erityisesti sähköisen tietotekniikan, tulosta viime vuosikymmeninä. Suunnittelusta kehittyvästä prosessista suunnittelu tarkoittaa kokenutta manuaalista suunnittelua, tietokoneavusteista suunnittelua (ICCAD), elektronisen suunnitteluautomaation EDA:ta, elektronisen järjestelmän suunnitteluautomaation ESDA:ta ja käyttäjäkentän ohjelmoitavaa vaihetta. Integroitu piiri on tehty alkuperäiselle piikiekolle, jonka paksuus on vain muutama sata mikronia, jokaiseen piiin mahtuu satoja tai jopa tuhansia kuomuja. Integroidun piirin transistorit ja liitäntäjohdot voivat koostua useista kerroksista, ja nykyinen monimutkaisin prosessi on suunnilleen piikiekon sisällä oleva diffuusiokerros tai ioni-istutuskerros ja 6 kerrosta kiekon pinnalla. sävellys. Suunnittelumenetelmien osalta integroitujen piirien suunnittelumenetelmä voidaan jakaa kolmeen suunnittelutapaan, osittain räätälöityyn ja ohjelmoitavaan IC-suunnitteluun.

2.1 Pixabine-suunnittelu

Kaikki mukautetut ASIC-järjestelmät ovat integroitujen piirien yksinkertaisin suunnittelumenetelmä (ilman olemassa olevia kirjastoyksiköitä). Täysimittaisella suunnittelulla voidaan minimoida pienin pinta-ala, paras johdotus, optimaalinen virrankulutus, jotta saavutetaan parhaat sähköiset ominaisuudet. Tämä menetelmä soveltuu erityisen hyvin analogiselle piirille, digitaalisesta analogiseen sekoituspiiriin ja erityisvaatimuksiin nopeudesta, tehonkulutuksesta, dielektrisyysalueesta ja muista laiteominaisuuksista (kuten lineaarisuus, symmetria, virtakapasiteetti, kestävyysjännite jne.). ); tai Outcoats olemassa olevaan komponenttikirjastoon. Ominaisuudet: Seiko, korkeat suunnitteluvaatimukset, pitkä sykli, kalliit suunnittelukustannukset.

Useiden yksikkökirjastojen ja toimintomoduulipiirien vuoksi täyden suunnittelun menetelmä korvataan vähitellen puoliräätälöintimenetelmällä. Nykyisessä IC-suunnittelussa koko piiri käyttää ilmiötä, joka on täysin suunniteltu. Kaikki mukautetun suunnittelun vaatimukset: Täysin mukautetun suunnittelun tulee ottaa huomioon prosessiolosuhteet, riippuen piirin monimutkaisuudesta ja vaikeudesta, johdotuskerrosten määrästä, materiaaliparametreista, prosessimenetelmistä, rajaparametreista ja valmiista nopeuksista. Kokemuksia ja tekniikoita tarvitaan, erilaisten suunnittelusääntöjen ja -menetelmien hallintaa, jotka yleensä suorittavat ammattimaiset mikroelektroniikan IC-suunnittelijat; perinteinen suunnittelu voi oppia aiemmasta suunnittelusta, jotkut laitteet on suunniteltava erikseen sähköisten ominaisuuksien mukaan; asettelu, johdotus, typografinen yhdistelmä jne. Harkitse suunnitteluperiaatteen suunnittelua suunnitteluperiaatteen mukaan optimaalisen koon, järkevimmän asettelun, lyhimmän liitännän, kätevimmän tapin mukaan. Asettelusuunnittelu liittyy prosessiin, ja on välttämätöntä ymmärtää täysin prosessispesifikaatio ja järkevä suunnittelun asettelu ja prosessit prosessiparametrien ja prosessivaatimusten mukaisesti.

2.2 semi-räätälöity suunnittelumenetelmä

Puoli-räätälöity suunnittelumenetelmä on myös jaettu vakioyksikköpohjaiseen suunnittelumenetelmään ja oviryhmäsuunnittelumenetelmään.

Vakioyksikköön perustuva suunnittelumenetelmä on: looginen yksikkö, jota kutsutaan vakioyksiköksi, kuten ovi, tai ovet, multipleksointi, liipaisimet jne., tiettyjen erityissääntöjen mukaisesti , Muodosta ASIC, jossa on esi - suunniteltu suuri yksikkö. Standardiyksikköihin perustuva ASIC tunnetaan myös nimellä CBIC (Cell-based IC).

Hilamatriisiin perustuva suunnittelumenetelmä on täydentää omistettu integroitu piiri suunnittelu valmiiksi muotoillulle substraatille tai masterille transistoriryhmien matriisiin. Puoliräätälöinti voi lyhentää kehityssykliä, vähentää kehityskustannuksia ja riskejä.

1 ) Perustuu vakioyksikön suunnittelumenetelmään

Tämä menetelmä käyttää valmiiksi suunniteltua logiikkayksikköä, jota kutsutaan vakioyksiköksi. Kuten hilapiirit, monikanavakytkimet, liipaisimet, kellogeneraattorit jne., järjestä ne tietyn säännön mukaan matriiseiksi, valmistetaan puolijohdeporttiryhmä, ja sitä seuraavat, sitten aliprosessorit piiritoimintojen ja vaatimusten mukaan. Kytke haluttu logiikkayksikkö haluttu integroitu piiri. Kaikki vakioyksiköt

yksikkökirjasto on valmiiksi suunniteltu räätälöidyillä menetelmillä, kuten puinen tai seinä, yleensä järjestetty, ja jättää leveän johdotuskanavan tasaväliperiaatteen mukaisesti. . CBIC:n tärkein etu, haitat:

Suorita ASIC-suunnittelutehtävä esisuunnittelulla, esitestauksella, ennalta määrätyllä vakioyksikkökirjastolla, mikä säästää rahaa ja vähentää riskejä.

• Suunnittelijoiden tarvitsee vain määrittää vakioyksikön asettelu ja CBIC-liitäntä.

• Vakioyksikkö voidaan sijoittaa mihin tahansa siruun.

• Kaikki maskitasot ovat mukautettuja.

• voidaan upottaa sisäänrakennettuun toiminnalliseen yksikköön.

• Valmistussykli on lyhyempi, eivätkä kehityskustannukset ole liian korkeat.

• vaatii rahaa standardisolukirjastojen ostamiseen tai suunnitteluun; ※ Maskikerroksen yhteenliittämiseen on käytettävä enemmän aikaa.

2 ) Perustuu ASIC -porttitaulukkoon

on toistaa transistori minimiyksikkönä, muodostaa olennaisesti matriisi, muodostaa puolijohdeporttiryhmän isäntä tai substraatti ja sitten liittää haluttu logiikkayksikkö piiritoiminnon ja tarvittavan maskin mukaan. Haluttu omistettu integroitu piiri. ASIC on suunniteltu porttiryhmällä, vain transistorikytkennänä käytettävä metallikerros on suunnittelijan määrittämä täysimittaisella maskimenetelmällä, jota kutsutaan maskoiduksi porttiryhmäksi. Porttitaulukossa olevaa logiikkayksikköä kutsutaan makroyksiköksi, jossa jokaisen logiikkayksikön perusyksiköiden asettelu on sama, vain yksikön ja yksikön välinen yhteys on räätälöity. Asiakassuunnittelijat voivat valita valmiiksi suunnitellut ja ennalta määritetyt ominaisuuslogiikkayksiköt tai makroyksiköt porttiryhmän solukirjastosta mukauttaakseen yhteenliittämisen suunnittelua. Porttiryhmä soveltuu pääasiassa pieniin digitaalipiireihin lyhyessä kehityssyklissä ja alhaisilla kehityskustannuksilla.

2.3 Ohjelmoitavan laitteen ASIC-suunnittelu

ohjelmoitava ASIC on toinen erityinen osa integroidun piirin kehittämistä, joka käyttää pääasiassa ohjelmoitavia integroituja piirejä, kuten PROM, GAL, ohjelmoitavia piirejä tai loogisia ryhmiä, kuten PLD , CPLD, FPGA ASIC:n saamiseksi. Sen pääominaisuus on tarjota suoraan ohjelmistosuunnitteluohjelmointia, suorittaa ASIC-piiritoiminto, eikä sitä tarvitse käsitellä integroidun piirin käsityölinjalla.

Ohjelmoitavien laitteiden ASIC-mallit voivat vastata erilaisiin tarpeisiin. PLD:tä ja FPGA:ta käytetään ohjelmoitavan laitteen vertailuun. Soveltuu lyhyisiin kehityssykleihin, sillä piirimittakaavalla on tietty monimutkaisuus ja digitaalinen piirisuunnittelu. Sopii erityisesti insinööreille, jotka työskentelevät elektronisten järjestelmien suunnittelussa käyttämällä EDA-työkaluja ASIC-suunnitteluun.

3. Kustannusarvio

ASIC-suunnittelun on vähennettävä suunnittelukustannuksia piirin toiminto- ja suorituskykyvaatimusten mukaisesti, valittava piirimuoto, laitteen rakenne, prosessiaikataulu, suunnittelusäännöt, minimoitava sirun pinta-ala, vähennettävä suunnittelua kustannukset , Lyhennä suunnittelusykliä ja lopulta suunnitteli oikea, kohtuullinen maskiasettelu ja hanki haluttu integroitu piiri verihiutale- ja prosessivirtauksen avulla.

Taloudellisesta näkökulmasta ASIC:n suunnitteluvaatimus on onnistunut ASIC-tuote, jonka suunnittelukustannukset ovat mahdollisimman pienet mahdollisimman lyhyessä suunnittelujaksossa. ASIC:n eri suunnittelumenetelmien vuoksi sen suunnittelukustannukset ovat kuitenkin erilaiset.

Täydellinen suunnittelusykli on pisin suunnittelusykli, suunnittelukustannukset ovat kalliita, suunnittelukustannukset ovat korkeimmat, sopii tilaisuuksiin, joissa bulkki on suuri tai ei tuotteen kustannuksiin.

Puolimukautetun suunnittelun hinta on alhaisempi kuin täydellinen räätälöinti, mutta korkeampi kuin ohjelmoitava ASIC, joka sopii suuren erän ASIC-suunnitteluun.

ASIC:n FPGA-suunnittelun käyttäminen on alhaisin suunnittelukustannus, mutta siru on korkein ja sopii pieniin ASIC-tuotteisiin.

Suurin osa ASIC-suunnittelusta on tehty osittain räätälöitynä ja FPGA:na. Puolivalmistettujen ja FPGA-ohjelmoitavien ASIC-suunniteltujen komponenttien kustannusvertailu: CBIC-komponentit maksavat IC-hinnan 2-5 kertaa. Mutta puoliksi räätälöidyn ASIC:n on voitettava määrällisesti, ovatko suunnittelukustannukset paljon suuremmat kuin FPGA:n suunnittelukustannukset. ASIC-suunnittelussa ei huomioida vain komponenttien kustannuksia, ASIC-elementin eräkokoa, tuotantosyklin pituutta, tuotteen tuottoa, tuotteen käyttöikää jne. ovat myös tärkeä tekijä, jossa suunnittelumenetelmät, tuotantoprosessit ja kustannukset ovat rajoituksia.