¿Qué es una introducción al diseño de circuitos integrados?
El diseño de circuitos integrados se refiere al proceso de diseño dirigido a circuitos integrados y circuitos integrados a muy gran escala. A continuación se ofrece una introducción a lo que es una introducción al diseño de circuitos integrados.
1. El material sustrato más utilizado para el diseño de circuitos integrados es el silicio. Los diseñadores utilizarán medios técnicos para aislar eléctricamente cada dispositivo en el sustrato de silicio entre sí para controlar las propiedades conductoras de cada dispositivo en todo el chip. Las uniones PN, los transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico, etc. forman la estructura básica de los dispositivos de circuitos integrados, y el semiconductor complementario de óxido metálico compuesto por estos últimos se ha convertido en una parte importante de los circuitos integrados digitales debido a sus ventajas de bajo consumo de energía estática y alta integración.La estructura básica de las puertas lógicas. Los diseñadores deben considerar la disipación de energía de los transistores y las interconexiones. Esto es diferente al pasado cuando construyen circuitos a partir de dispositivos electrónicos discretos. Esto se debe a que todos los componentes de un circuito integrado están integrados en un chip de silicio. La electromigración de interconexiones metálicas y las descargas electrostáticas suelen ser perjudiciales para los dispositivos con microchips y, por lo tanto, son cuestiones que requieren atención en el diseño de circuitos integrados.
2. A medida que la escala de los circuitos integrados continúa aumentando, su nivel de integración ha alcanzado el profundo nivel submicrónico (el tamaño de la característica es inferior a 130 nanómetros) y la cantidad de transistores integrados en un solo chip ha aumentado. se acercó a los mil millones. Debido a su extrema complejidad, el diseño de circuitos integrados a menudo requiere metodologías de diseño asistido por computadora y medios técnicos en comparación con el diseño de circuitos simples. El alcance de la investigación del diseño de circuitos integrados cubre la optimización de la lógica digital en circuitos integrados digitales, implementación de netlist, escritura de códigos de lenguaje de descripción de hardware de nivel de transferencia de registro, verificación, simulación y análisis de temporización de funciones lógicas, distribución de conexiones de circuitos en hardware, analógico. colocación de amplificadores operacionales, filtros electrónicos y otros dispositivos en el chip y procesamiento de señales mixtas en circuitos integrados. La investigación relacionada también incluye metodologías de automatización de diseño electrónico (EDA) y diseño asistido por computadora (CAD) para el diseño de hardware, que es un subconjunto de la ingeniería eléctrica y la ingeniería informática.
3. Para los circuitos integrados digitales, los diseñadores están más en el nivel de abstracción de alto nivel, es decir, el nivel de transferencia de registro o incluso el nivel de sistema superior (algunos también lo llaman nivel de comportamiento), utilizando lenguaje de descripción de hardware. o se utiliza un lenguaje de modelado de alto nivel para describir las funciones lógicas y de temporización del circuito, y la síntesis lógica puede convertir automáticamente el lenguaje de descripción de hardware del nivel de transferencia de registros en una lista de red de nivel de puerta lógica. Para circuitos simples, los diseñadores también pueden usar lenguajes de descripción de hardware para describir directamente las conexiones entre puertas lógicas y flip-flops. Después de una verificación funcional, diseño y cableado adicionales, la lista de red puede generar un archivo GDSII para la fabricación industrial, y la fábrica puede fabricar circuitos en la oblea basados en este archivo. El diseño de circuitos integrados analógicos implica un entorno de señal más complejo y tiene mayores requisitos de experiencia de los ingenieros, y el grado de automatización de su diseño es mucho menor que el de los circuitos integrados digitales.
4. Una vez completado gradualmente el diseño funcional, las reglas de diseño indicarán qué diseños cumplen con los requisitos de fabricación y cuáles no, y esta regla en sí también es muy compleja. El flujo de diseño del circuito integrado debe cumplir cientos de estas reglas. Bajo ciertas restricciones de diseño, el diseño y el enrutamiento del diseño físico del circuito integrado son cruciales para lograr la velocidad ideal, la integridad de la señal y reducir el área del chip. La imprevisibilidad de la fabricación de dispositivos semiconductores dificulta el diseño de circuitos integrados. En el campo del diseño de circuitos integrados, debido a la presión de la competencia del mercado, la automatización del diseño electrónico y otras herramientas de diseño asistido por computadora relacionadas se han utilizado ampliamente. Los ingenieros pueden realizar diseño de nivel de transferencia de registros, verificación funcional, análisis de temporización estática y diseño físico. con la ayuda de software de computadora. Proceso de espera.
Lo anterior es una introducción a lo que es una introducción al diseño de circuitos integrados.