Kolekcje

ASIC Projektowanie i układ

ASIC Projektowanie i układ


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ASIC, układ scalony specyficzny dla aplikacji może być bardzo kosztowny w produkcji. W rezultacie konieczne jest zapewnienie, że proces projektowania i rozwoju ASIC odbywa się w logiczny i kontrolowany sposób.

Każdy etap procesu projektowania i rozwoju ASIC powinien być uważnie monitorowany i należy przedsięwziąć środki ostrożności, aby upewnić się, że ostateczny projekt ASIC spełnia wymagania i działa zadowalająco w rzeczywistych zastosowaniach.


Etapy projektowania i rozwoju ASIC

Istnieje kilka etapów projektowania układów scalonych specyficznych dla aplikacji, ASIC. Każdy z nich należy wykonać poprawnie, ponieważ późniejsze błędy w procesie stają się coraz bardziej kosztowne. Idealnie byłoby, gdyby proces rozwoju obejmował wszystkie wymagane etapy, a każdy z nich powinien zostać pomyślnie zakończony przed przejściem do następnego. Często do świadczenia usługi projektowania ASIC wykorzystywana jest zewnętrzna firma specjalistyczna. W związku z tym konieczne jest zapewnienie pełnej funkcjonalności interfejsu do usługi projektowania ASIC lub firmy. Jednym ze sposobów jest upewnienie się, że proces projektowania ASIC jest prawidłowy.

Rejestracja wymagań W ten sam sposób, w jaki rejestrowanie wymagań jest istotną częścią każdego projektu systemu, to samo dotyczy projektu ASIC. Ważne jest, aby uchwycić wszystkie wymagania, aby projekt można było prawidłowo ustawić. Zmiany wymagań na późniejszym etapie spowodują zmiany projektowe, których wdrożenie będzie kosztować znaczną kwotę.

Modelowanie Na tym etapie rozwoju ASIC konieczne jest zamodelowanie wysokiego poziomu funkcjonalności projektu ASIC, aby upewnić się, że zostało przyjęte właściwe podejście. To modelowanie jest zwykle wykonywane w oprogramowaniu, często w języku C lub podobnym. W pewnych okolicznościach możliwe jest zaimportowanie schematu blokowego do narzędzia projektowego, aby umożliwić wykonanie modelowania ASIC.

Bardzo ważnym obszarem modelowania ASIC na tym etapie jest zapewnienie prawidłowego włączenia elementów ścięcia i zaokrąglenia. Wszelkie niezgodności mogą powodować poważne problemy w dalszej części projektu, które mogą być trudne do zlokalizowania i skorygowania.

Wybór pakietu ASIC Wybór pakietu dla ASIC zależy od wielu czynników. Oczywiście duży wpływ ma liczba wymaganych połączeń, ale tak samo jak przewidywane rozpraszanie ciepła. Wyższe poziomy rozpraszania ciepła będą wymagały pakietu, który może bardzo skutecznie przenosić ciepło z krzemu. Oprócz tego wpływ będzie miał również przewidywany proces produkcyjny obwodu, do którego ma zostać włączony układ ASIC. Wreszcie dostawca krzemu ASIC wpłynie na wybór pakietu. Różni dostawcy ASIC będą oferować różne pakiety. W związku z tym ostatecznym wyborem będzie równowaga między wszystkimi wymaganiami.

Dostępne pakiety dla układów ASIC można wybrać spośród wielu znanych pakietów używanych w układach scalonych na dużą skalę i obejmują:

  • Cztery płaskie opakowanie (QFP) - chociaż kiedyś popularne i zapewniające wysoki poziom łączności, pakiety te nie są solidne i łatwo je uszkodzić. Kołki można łatwo wygiąć przed przylutowaniem do płytki docelowej, w wyniku czego wymagana jest bardzo ostrożna obsługa.
  • Siatka kulkowa (BGA) - jest to obecnie często preferowane rozwiązanie, ponieważ układy BGA są solidne i można je stosować w większości procesów produkcyjnych SMT.

Przechwytywanie projektu ASIC Ujęcie projektowe dla ASIC można osiągnąć na wiele sposobów. Jedną z najbardziej oczywistych metod jest uchwycenie projektu ASIC ze schematu. Ta metoda została zastąpiona, a projekty są zwykle projektowane przy użyciu narzędzi projektowych, które wychwytują wymagane operacje matematyczne i przekształcają je w wymaganą reprezentację obwodów. Istnieje wiele narzędzi, które mogą to wykonać, w tym narzędzia do projektowania VHDL i Verilog. Narzędzia te mogą kontrolować projekt zarówno na wysokim, jak i niskim poziomie projektu. Umożliwia to kontrolę projektu ASIC aż do rejestru po rejestrze lub nawet na poziomie bit po bicie.


Układ ASIC

Układ ASIC jest ważnym etapem w rozwoju. Poziom dostosowania układu ASIC będzie zależał od typu używanego układu ASIC, ale w przypadku w pełni dostosowanych projektów układ ASIC jest znacznie bardziej elastyczny niż w przypadku innych wersji, w których określenie dużych elementów układu może nie być możliwe.

Układ ASIC będzie obejmował wiele czynników, od najdogodniejszej bliskości niektórych odcinków toru i czasów tranzytu, po liczbę połączeń międzysystemowych, które należy wykonać między różnymi obszarami. Układ ASIC jest zwykle wykonywany pod kontrolą komputera, niemniej jednak możliwe jest nałożenie ograniczeń na układ ASIC, aby zapewnić, że pewne parametry elektryczne są spełnione.

Symulacja ASIC i porównanie z modelowaniem Po uchwyceniu projektu ASIC konieczne jest upewnienie się, że projekt będzie spełniał jego wymagania i będzie działał poprawnie. Aby to osiągnąć, przeprowadza się dalsze symulacje. Projekt ASIC jest sprawdzany z modelem oprogramowania wygenerowanym wcześniej. Stwierdzono, że wiele błędów wykrytych w końcowym układzie scalonym to błędy funkcjonalne, które często można znaleźć na tych etapach, jeśli modelowanie jest realistyczną reprezentacją docelowej lub wymaganej funkcjonalności ASIC. Dodatkowo konieczne jest dokładne sprawdzenie czasu, szczególnie w przypadku w pełni niestandardowych projektów ASIC. Należy to przeprowadzić w nieco większym zakresie niż określony zakres temperatur, zakres wejściowy zasilania i przewidywane zmiany procesu.

Weryfikacja formalna Ten obszar cyklu życia układu ASIC zyskał na znaczeniu w ostatnich latach. Wraz z rosnącą złożonością projektów ASIC, ważniejsze stało się przeprowadzenie formalnej weryfikacji, aby upewnić się, że projekt jest prawidłowy. Aspekty, w tym sprawdzenie, czy wszystkie zmienne w modelu oprogramowania są poprawnie zdefiniowane, a także sprawdzenie aspektów, takich jak pochylenie zegara i metastabilność między różnymi taktowanymi obszarami projektu ASIC. Metastabilność to problem, który pojawia się, gdy dane zmieniają się w tym samym momencie co zegar. Jest to prawdopodobieństwo w zależności od czasu ustalenia danych wyjściowych nie osiągających wymaganego stanu, jeśli dane wejściowe i zegar zmieniają się w tym samym czasie.

Techniki testowe ASIC Po wyprodukowaniu konieczne jest przetestowanie urządzenia ASIC. Zwykle rozważa się użycie trzech technik. Pierwszy to skanowanie granic, JTAG, IEEE1149.1. Za pomocą tej techniki można sprawdzić obszary wejścia / wyjścia, a także wewnętrzne obwody w urządzeniu. Jednak skanowanie granic jest techniką seryjną i jest zbyt wolne, aby sprawdzić większość złożonego urządzenia.

Druga technika wykorzystuje tzw. Łańcuchy skanowania. Technika ta wykorzystuje istniejące rejestry z ASIC, ale każdy z nich zawiera multiplekser między wejściem skanowania a wejściem normalnym. Można skonfigurować wiele łańcuchów, z których każdy ma dwa wejścia i jeden łańcuch wyjściowy. Wektory testowe są generowane dla wejść i za ich pomocą można analizować dane wyjściowe i wykrywać wszelkie błędy. Zautomatyzowane sekwencje wejściowe łańcucha skanowania mogą być generowane i optymalizowane w celu testowania całej logiki między rejestrami w celu sprawdzenia węzłów, które mogą utknąć w określonym stanie, tj. 1 lub 0.

Aby przyspieszyć proces testowania ASIC, można zaimplementować szereg łańcuchów, umożliwiając w ten sposób wykonywanie testów równoległych.

Dodatkowo można zastosować BIST (wbudowany autotest). Jest to szczególnie przydatne w sytuacjach, takich jak test chipów zawierających elementy takie jak SRAM, których sprawdzenie zajmuje dużo czasu. Często sprzedawcy sprzedają coś, co określa się jako „wektory w puszkach” do testowania takich elementów. Ponieważ są one bardzo opłacalne pod względem powierzchni krzemu i czasu testu. Technika i zakres tych wektorów może często wpływać na wybór dostawcy.

Fizyczny test prototypowych układów ASIC Gdy fizyczny prototyp krzemowych układów ASIC jest dostępny, konieczne jest wykonanie pełnego testu, w tym testu z układem ASIC w obwodzie docelowym. Konieczne jest nie tylko sprawdzenie ich działania, ale dodatkowo przeprowadza się kontrole rozprzestrzeniania się procesu, aby wskazać prawdopodobną wydajność produkcji. Celem jest wąska rozpiętość, która nie jest bliska przekroczenia krawędzi granicznych awarii.

Możliwe, że na tym etapie pojawią się problemy. Aby zbadać problemy, można zastosować szereg technik. Skanowanie graniczne to jedno potężne narzędzie, które można również sprawdzić wokół interfejsu do obwodów zewnętrznych. Jedną z technik, które z powodzeniem zastosowano, było sondowanie bezpośrednio na samym krzemie ASIC. Zwykle nie jest to obecnie możliwe ze względu na bardzo małe rozmiary funkcji, które są obecnie powszechne.

Inną techniką jest zbadanie objawów, a następnie wygenerowanie hipotezy, którą można następnie przetestować w odniesieniu do symulacji układu ASIC. Umożliwia to zasymulowanie, a następnie poprawienie poprawnego problemu.

Przeglądy cyklu życia i przekazanie do produkcji Podobnie jak w przypadku każdego interfejsu między działami lub różnymi obszarami zespołu programistów, konieczne jest zapewnienie zadowalającego działania interfejsów i dokładnego przekazywania wszystkich wymaganych informacji. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku interfejsu z dostawcą krzemu, ponieważ tworzą oni inną firmę i będą mieli różne procesy, według których pracują. Aby to osiągnąć, przekazywanie informacji do i z usługi projektowania ASIC odbywa się zwykle na zasadach formalnych, a sprzedawcy krzemu często oczekują, że zobaczą wiele pozycji, w tym wyniki weryfikacji projektu ASIC, jako część tego.


Podsumowanie

Jeśli proces projektowania ASIC zostanie przeprowadzony ostrożnie, możliwe jest uzyskanie bardzo dużych korzyści w postaci zmniejszenia kosztów jednostkowych i często poprawy wydajności. Jeśli jednak do procesu pojawią się błędy, koszty rozwoju mogą wzrosnąć, ponieważ wymagane są dalsze iteracje procesu projektowania i rozwoju ASIC. W związku z tym należy zachować ostrożność, aby zapewnić pomyślne zakończenie rozwoju ASIC.


Obejrzyj wideo: PROJEKTOWANIE WNĘTRZA - I ETAP: UKŁAD FUNKCJONALNY (Może 2022).