Πώς να κατανοήσετε το σχεδιασμό ASIC;

Αναρωτηθήκατε ποτέ τι είδους σχέδιο ή κυκλώματα τσιπ κάνουν τα καθημερινά μας gadget να λειτουργούν; Οι πιθανότητες είναι, κάθε gadget που έχουμε περιέχει ένα ASIC ή ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα για συγκεκριμένες εφαρμογές. Ένα ASIC είναι βασικά ένα κύκλωμα σχεδιασμένο για συγκεκριμένη χρήση και όχι ένα κύκλωμα σχεδιασμένο για γενικούς σκοπούς. Για παράδειγμα, ένα τσιπ που έχει σχεδιαστεί για τη λειτουργία ενός φορητού υπολογιστή ονομάζεται ASIC. Τα σύγχρονα δομημένα ASIC έχουν πολλές δυνατότητες, όπως μπλοκ μνήμης, επεξεργαστές 32-bit, RAM, Flash, ROM, EEPROM και άλλα σημαντικά δομικά στοιχεία. Αυτά τα ASIC είναι επίσης γνωστά ως σύστημα-σε-ένα-τσιπ, ή SoC. Οι μηχανικοί της ASIC έρχονται με σχέδια SoC μέσω γλωσσών περιγραφής υλικού (HDLs) όπως VHDL ή Verilog για να κάνουν τα σχέδια chip λειτουργικά.

Τα εργαλεία σύνθεσης λογικής είναι ενεργοποιημένα

Κάποτε ήταν ότι ένας κατασκευαστής θα επέλεγε έναν μηχανικό σχεδιασμού ASIC και θα εφαρμόσει το σχέδιό του χρησιμοποιώντας τα εργαλεία του μηχανικού. Αν και θα μπορούσαν να δανειστούν εργαλεία σχεδιασμού τρίτων κατασκευαστών ASIC, ο σύνδεσμος δεν ήταν αρκετά αποτελεσματικός για το τρίτο μέρος να δημιουργήσει τη διάταξη και τη διαδικασία ημιαγωγών. Οι περισσότεροι μηχανικοί της ASIC κατέληξαν να αποκτήσουν ειδικά εργοστασιακά εργαλεία για να ολοκληρώσουν το σχεδιασμό των τσιπ τους. Αργότερα, προέκυψε μια λύση σε αυτό το πρόβλημα και ονομάστηκε Standard Cell. Κάθε μηχανικός σχεδιασμού ASIC θα μπορούσε τώρα να δημιουργήσει σχέδια τσιπ με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά όπως χωρητικότητα, καθυστέρηση διάδοσης και αυτεπαγωγή. Το Standard Cell έχει μεγάλη ηλεκτρική απόδοση και υψηλή πυκνότητα πύλης. Αρκετά χρόνια αργότερα, τα εργαλεία λογικής σύνθεσης επέτρεψαν τη δημιουργία SIC ή τυπικών κυκλωμάτων ολοκληρωμένων κυττάρων, τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή ASICs.

Τα πλεονεκτήματα του πλήρως προσαρμοσμένου σχεδιασμού chip που διατίθενται από τα ASIC περιλαμβάνουν βελτιώσεις απόδοσης, μειωμένο κόστος επαναλαμβανόμενων στοιχείων και δυνατότητα ενσωμάτωσης προ-σχεδιασμένων εξαρτημάτων και αναλογικών στοιχείων σε ένα τσιπ. Υπάρχουν επίσης πολλά μειονεκτήματα στον σχεδιασμό ASIC, όπως πιο περίπλοκα σχέδια με τη βοήθεια υπολογιστή, αυξημένος χρόνος σχεδίασης, αυξημένος χρόνος κατασκευής, αυξημένο κόστος μηχανικής και ανάγκη για περισσότερους εξειδικευμένους και εξειδικευμένους μηχανικούς ASIC στην ομάδα σχεδιασμού. Δεδομένου ότι τα τυπικά κελιά και τα σύγχρονα συστήματα CAD μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ψηφιακά σχέδια με λογικό όφελος κόστους απόδοσης, οι κατασκευαστές τα χρησιμοποιούν ευρέως σήμερα. Με τη χρήση εργαλείων αυτόματης διάταξης, μπορείτε να τροποποιήσετε ή να βελτιστοποιήσετε χειροκίνητα οποιαδήποτε πτυχή του σχεδιασμού των τσιπ.

Καθιστά τον δομημένο σχεδιασμό ASIC ελκυστικό

Μια άλλη επιλογή που κερδίζει δημοτικότητα σήμερα είναι η δομημένη ASIC. Τα δομημένα ASIC έχουν μειώσει το χρόνο κύκλου σχεδιασμού ASIC και το χρόνο κύκλου κατασκευής σε σύγκριση με άλλα ASIC επειδή χρησιμοποιούν προκαθορισμένα μεταλλικά στρώματα και προ-χαρακτηρισμένες επιλογές του πυριτίου. Τα επίπεδα λογικής μάσκας είναι επίσης προκαθορισμένα από τον μηχανικό ASIC. Ο δομημένος σχεδιασμός ASIC ολοκληρώνεται κάνοντας προσαρμοσμένα μεταλλικά στρώματα που θα κάνουν προσαρμοσμένες συνδέσεις μεταξύ στοιχείων. Το δομημένο ASIC χαιρετίζεται από πολλούς μηχανικούς ως τη γέφυρα που θα φέρει μαζί τυπικά τσιπ ASIC και συστοιχίες πυλών. Αυτό που καθιστά το δομημένο σχέδιο ASIC ελκυστικό είναι ότι επιτρέπει στην κοινή αρχιτεκτονική IP να ενσωματώνεται στην αρχιτεκτονική, εξοικονομώντας περισσότερο χρόνο και χρόνο στον μηχανικό ASIC, σε σύγκριση με το σχεδιασμό ενός IP σε ένα πρότυπο κελί ASIC.

Ακολουθεί μια λίστα κατασκευαστών IDM ASIC:

• Texas Instruments
• Τοσίμπα
• Samsung
• Χιτάτσι
• Φουτζίτσου
• Σε ημιαγωγούς
• Infineon Technologies
• Δίκτυα Cavium
• Τεχνολογίες Avago
• LSI Corporation

Μπορείτε να μάθετε περισσότερα σχετικά με το σχεδιασμό ASIC λαμβάνοντας μαθήματα από ένα διαπιστευμένο διαδικτυακό πανεπιστήμιο.