Понимание проектирования СБИС: подробное руководство

СБИС означает очень крупномасштабную интеграцию. Это относится к процессу создания интегральных схем (ИС), которые содержат миллионы транзисторов и других компонентов на одном кристалле. Целью проектирования СБИС является создание высокопроизводительных микросхем с низким энергопотреблением, которые можно использовать в широком спектре приложений: от смартфонов и ноутбуков до медицинских устройств и автомобильных систем. Проектирование СБИС включает в себя несколько этапов, в том числе:

1. Определение требований: Определение функциональных требований и ограничений производительности IC.
2. Проектирование архитектуры: определение общей архитектуры ИС, включая выбор соответствующих аппаратных компонентов и их взаимосвязей.
3. Проектирование RTL (уровень регистрации-передачи): написание поведенческой модели микросхемы с использованием языка описания аппаратного обеспечения (HDL), такого как Verilog или VHDL.
4. Синтез: Преобразование модели RTL в список соединений, который представляет собой список вентилей и других компонентов, которые можно использовать для программирования IC.
5. Планирование этажа: определение физической компоновки микросхемы, включая размещение компонентов и прокладку межсоединений.
6. Размещение: расположение элементов схемы на кристалле с учетом плана помещения и требований к трассировке.
7. Синтез дерева тактовых импульсов: проектирование сети распределения тактовых импульсов, обеспечивающей получение тактового сигнала всеми частями ИС одновременно и с минимальными искажениями.
8. Маршрутизация: соединение элементов схемы с помощью проводов с учетом времени, площади и мощности.
9. Физическая проверка: проверка конструкции на предмет возможности изготовления, электрических характеристик и соответствия правилам проектирования.
10. Tapeout: Создание окончательных файлов проекта и доставка их на литейный завод для изготовления. Проектирование СБИС — это сложная и трудная область, требующая опыта в разработке как аппаратного, так и программного обеспечения. Он используется в широком спектре приложений: от бытовой электроники до высокопроизводительных вычислительных систем.