مقدمه ای بر فناوری ASIC | انواع مختلف، جریان طراحی، کاربردها

در این آموزش، ما یک مقدمه اولیه برای ASIC، انواع مختلف تکنیک های طراحی ASIC، جریان طراحی ASIC، برنامه ها و بسیاری موارد دیگر را خواهیم دید. مقدمه کلی تاریخچه مختصری از ASIC ها انواع مختلف ASIC چیست؟ ASICSemi کامل سفارشی -آرایه ASICGate سفارشی ASICSStandard Cell based ASICDdesign FlowApplicationsIntroductionدر مفهوم گسترده، یک مدار مجتمع خاص برنامه یا به سادگی یک ASIC را می توان به عنوان یک مدار مجتمع که برای یک برنامه خاص یا استفاده نهایی سفارشی شده است، به جای استفاده از آن برای اهداف عمومی، تعریف کرد. برخی از نمونه‌های اساسی ASIC عبارتند از آی سی در یک پخش کننده DVD برای رمزگشایی اطلاعات روی یک دیسک نوری یا یک آی سی طراحی شده به عنوان کنترل کننده شارژ برای باتری‌های لیتیوم یونی. در طیف وسیعی از کاربردها استفاده شود. در مقابل، یک ASIC فقط در برنامه‌ای که به طور خاص برای اجرا طراحی شده است، قابل استفاده است. به دلیل ماهیت سفارشی خاص برنامه ASIC، آنها اغلب دارای عملکرد بیشتری هستند و در عین حال اندازه کوچکی دارند، انرژی کمتری مصرف می‌کنند و کمتر اتلاف می‌کنند. گرما در مقایسه با محلول IC استاندارد. تفاوت اصلی دیگر بین IC های استاندارد مانند Memories، به عنوان مثال، و ASIC ها این است که طراح ASIC می تواند مستقیماً مشتری باشد، که ممکن است ایده واضح تری از برنامه داشته باشد. از اوایل دهه 1980، دنیای مدارهای مجتمع بسیار بالا بوده است. تحت تاثیر ASIC ها آنها مسئول گسترش صنعت نیمه هادی ها، تغییر در مدل کسب و کار مدارهای مجتمع و افزایش قابل توجه طراحی های IC و مهندسان طراحی هستند. ASIC ها همچنین بر کل اکوسیستم طراحی و ساخت نیمه هادی ها مانند طراحی سیستم، ساخت و فرآیند ساخت تأثیر گذاشتند. ، آزمایش و بسته بندی و ابزارهای CAD. تاریخچه مختصری از ASIC ها منشا ASIC ها را می توان حداقل به 20 پارگی قبل از توسعه Masked ROM (حافظه فقط خواندنی) ردیابی کرد. در اوایل دهه 1970، مفهوم آرایه های دروازه و سلول های استاندارد معرفی شد، اما در طول دهه 1980، فناوری ASIC جایگاه برجسته ای در بازار آی سی در سراسر جهان پیدا کرد. در این دوره است که چندین تولید کننده و فروشنده نیمه هادی، به ویژه از ژاپن، بازار ASIC را تحت سلطه خود دارد و به عنوان متخصصان ASIC در نظر گرفته می شود. انواع مختلف ASIC چیست؟ تاریخچه طراحی ها و فناوری ASIC را می توان با رشد و تکامل مستمر سبک های مختلف طراحی ASIC مشخص کرد. از نظر آماری، ASIC های سبک آرایه گیت مبتنی بر CMOS نوع غالب هستند، اما چندین نوع دیگر از طراحی های ASIC وجود دارد. اساساً، همه ASIC ها را می توان به سه نوع دسته بندی کرد. آنها عبارتند از: ASIC های کامل - سفارشی نیمه - ASIC های سفارشی IC های قابل برنامه ریزی ASIC های نیمه سفارشی دوباره به طرح های مبتنی بر آرایه دروازه و طرح های مبتنی بر سلول تقسیم می شوند. آرایه های دروازه بیشتر به آرایه های کانالی و بدون کانال تقسیم می شوند در حالی که طرح های مبتنی بر سلول به سلول های استاندارد و ماکروسل تقسیم می شوند. با ورود به آی سی های قابل برنامه ریزی، همه دستگاه های منطقی قابل برنامه ریزی مانند PAL، PLA، PLD مبتنی بر EPROM (EPLD)، PLD مبتنی بر EEPROM (EEPLD)، و دستگاه‌های قابل برنامه‌ریزی میدانی مانند FPGA تحت این دسته قرار می‌گیرند. تصویر زیر انواع مختلف ASIC و همچنین زیرمجموعه‌های هر نوع را نشان می‌دهد. اکنون به طور خلاصه برخی از انواع مهم ASIC را مشاهده می‌کنیم. Full-Custom در ASIC کامل سفارشی، تمام سلول های منطقی، مدارها و طرح بندی ها به طور خاص برای آن ASIC خاص از ابتدا طراحی شده اند. طراح تنها در صورتی ممکن است یک طرح ASIC کاملاً سفارشی را انتخاب کند که فکر کند یا کتابخانه‌های موجود به اندازه کافی سریع نیستند یا سلول‌های منطقی کوچک نیستند یا مصرف انرژی بالا است. بالاترین عملکرد ممکن را در کوچکترین اندازه قالب ممکن ارائه می دهد. اما این کارایی بالا و اندازه کوچک با افزایش زمان طراحی، طراحی پیچیده و هزینه کلی خود آی سی همراه است. برخی از رایج ترین ASIS های سفارشی کامل عبارتند از ریزپردازنده ها، حافظه ها، پردازنده های آنالوگ، دستگاه های ارتباطی آنالوگ / دیجیتال، حسگرها، مبدل‌ها، آی‌سی‌های ولتاژ بالا برای خودروها و غیره. طرح زیر نمونه‌ای از یک گیت NAND 2 ورودی مبتنی بر CMOS است که در آن هر لایه تعریف شده است. ASIC نیمه سفارشی برای کوتاه کردن زمان طراحی و کاهش هزینه‌های سفارشی کامل ASIC ها، روش های طراحی متعدد دیگری توسعه یافته اند که به آنها طرح های ASIC نیمه سفارشی می گویند. معمولاً پایین ترین سطح سلسله مراتبی که در طراحی نیمه سفارشی دخیل است، سطح منطقی یا سطح دروازه است. این برخلاف کار سفارشی کامل است، که در آن طراحی و چیدمان ترانزیستور فردی ممکن است درگیر باشد. همانطور که قبلا ذکر شد، طراحی نیمه سفارشی ASIS را می توان به آرایه های دروازه و سلول های استاندارد تقسیم کرد. اجازه دهید کمی در مورد این انواع ببینیم. آرایه دروازه ASICin آرایه گیت مبتنی بر ASIC، ترانزیستورهای نوع p و n بر روی یک ویفر سیلیکونی به عنوان آرایه از پیش تعریف شده اند. فروشنده سیلیکونی بر اساس طراحی از مشتری و اتصالات به دست آمده از طراحی، این ویفرهای پایه را تهیه می کند. بنابراین، ویفر پایه مخصوص مشتری است زیرا بر اساس اتصالات ارائه شده توسط مشتری بین ترانزیستورهای آرایه گیت طراحی شده است. در آرایه های دروازه کانالی، اتصالات بین سلول های منطقی در کانال های از پیش تعریف شده بین ردیف های سلول های منطقی انجام می شود. در مورد آرایه‌های دروازه‌ای بدون کانال، اتصالات روی یک لایه فلزی بالایی در بالای سلول‌های منطقی ایجاد می‌شوند. ASIC مبتنی بر سلول استاندارد ASICA از سلول‌های منطقی از پیش طراحی شده مانند گیت‌ها، مالتی پلکسرها، فلیپ فلاپ‌ها، آدرها و غیره استفاده می‌کند. این سلول های منطقی به عنوان سلول های استاندارد شناخته می شوند که قبلاً در یک کتابخانه طراحی و ذخیره شده اند. این کتابخانه به ابزار CAD وارد می‌شود و طراحی می‌تواند با استفاده از اجزای کتابخانه به‌عنوان ورودی انجام شود. معمولاً، طرح‌های مبتنی بر سلول استاندارد به‌عنوان ردیف‌هایی از سلول‌های ارتفاع ثابت روی تراشه سازمان‌دهی می‌شوند، درست مانند یک ردیف آجر. هنگامی که با اجزای سطح منطق ترکیب می‌شوند، طرح‌های مبتنی بر سلول استاندارد می‌توانند برای پیاده‌سازی توابع پیچیده مانند ضرب‌کننده‌ها و آرایه‌های حافظه استفاده شوند. طراحی سلول استاندارد ممکن است حاوی سلول‌های از پیش طراحی‌شده بزرگ‌تر و پیچیده‌تری مانند میکروکنترلرها یا ریزپردازنده‌ها باشد. این سلول‌های بزرگ‌تر Megacells نامیده می‌شوند. جریان طراحی تا به حال، معرفی مختصری از ASIC و همچنین چند نوع مهم از ASIC را مشاهده کرده‌اید. در این بخش اجازه دهید به طور خلاصه جریان فرآیند و رویه‌های مربوط به طراحی و توسعه ASIC را درک کنیم. تصویر زیر یک جریان طراحی معمولی را نشان می‌دهد که در طراحی یک ASIC نیمه سفارشی دخیل است. اساساً می توان آن را به 10 مرحله تقسیم کرد. ورود طراحی: در مرحله، طراحی منطقی با استفاده از زبان توصیف سخت افزار (HDL) مانند VHDL یا Verilog یا با کمک ورودی شماتیک ایجاد می شود. ترکیب منطق: هنگامی که منطق با استفاده از طراحی طراحی شد. ورودی HDL یا Schematic، مرحله بعدی استخراج شرح سلول های منطقی و اتصالات آنهاست. این اطلاعات به نام Netlist.System Partitioning نیز نامیده می شود: مرحله بعدی تقسیم منطقی کل سیستم به بلوک های کوچک با اندازه ASIC است. کار درست در واقع این فرآیند در هر مرحله انجام می شود تا در صورت مشاهده هر گونه خطایی، اصلاح آن در خود این مرحله آسان باشد. فرآیند تا این مرحله معمولاً به عنوان طراحی منطقی در نظر گرفته می شود. مراحل بعد از این به چیدمان فیزیکی واقعی طرح مربوط می شود. برنامه ریزی کف: اولین مرحله در طراحی فیزیکی، چیدمان تمام بلوک های مدار بر روی تراشه است. قرار دادن: در این مرحله، مکان سلول های منطقی در یک بلوک ها تنظیم می شوند. مسیریابی: پس از تکمیل قرار دادن بلوک ها و سلول ها، نوبت به ایجاد اتصالات بین سلول ها و بلوک ها می رسد. استخراج: مرحله بعدی تعیین مقاومت و ظرفیت اتصالات قبلی است. از آنجایی که آنها در مورد تاخیر سیگنال تصمیم می گیرند. همچنین تأخیرها در این مرحله محاسبه می‌شوند. شبیه‌سازی پس‌آرایش: پس از تکمیل طراحی فیزیکی، مدار دوباره برای کار کردن آزمایش می‌شود. تأخیرهای محاسبه شده قبلی نیز برای فرآیند شبیه سازی در نظر گرفته می شوند. بررسی قوانین طراحی (DRC): مرحله آخر بررسی طرح بندی کل مدار و بررسی اینکه آیا مطابق با مشخصات قانون طراحی است یا خیر. کاربردها حوزه کاربرد ASIC ها بسیار گسترده است زیرا اساساً در همه جا که نیاز به عملکرد، سفارشی سازی و اندازه وجود دارد استفاده می شود.

ترک یک پیام 

فهرست پیام