Μικροηλεκτρονική - VLSI

Σχετικά έγγραφα
ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Μικροηλεκτρονική - VLSI

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

Μικροηλεκτρονική - VLSI

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Μικροηλεκτρονική - VLSI

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

Κεφάλαιο 14 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Σχεδιαστικές Μεθοδολογίες 2

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο

Δομημένος Προγραμματισμός

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Κυκλωμάτων» Χειμερινό εξάμηνο

HY330 Ψηφιακά Κυκλώματα - Εισαγωγή στα Συστήματα VLSI. Σταθερές Μνήμες Αρχιτεκτονικές Μνήμης RAM

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωµάτων

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Υδραυλικά & Πνευματικά ΣΑΕ

, PAL PA, ΜΝΗΜΕΣ ROM)

Συστήματα VLSI. Εισαγωγή. Γιώργος Δημητρακόπουλος. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης. Άνοιξη 2014

Ψηφιακή Σχεδίαση Ενότητα 11:

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Πτυχιακή Εργασία Σχεδίαση κυκλωμάτων επικοινωνίας με απλές οθόνες, με τη γλώσσα VHDL και υλοποίηση στις αναπτυξιακές πλακέτες LP-2900 και DE2.

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

12 o Εργαστήριο Σ.Α.Ε

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφική Σχεδίαση

Κυριάκης - Μπιτζάρος Ευστάθιος Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε.

Η επικράτηση των ψηφιακών κυκλωμάτων 1o μέρος

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ - VHDL ΑΝΤΩΝΗΣ ΠΑΣΧΑΛΗΣ

Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 5: Χρήση μετασχηματισμού Laplace για επίλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων Μέθοδοι εντάσεων βρόχων και τάσεων κόμβων

Οι Διδάσκοντες. Αντώνης Πασχάλης, Καθηγητής, Θεωρία. Χρήστος Κρανιώτης, ΕEΔΙΠ, Εργαστήριο

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων. Ενότητα: ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ - ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ

CAD / CAM. Ενότητα #10: Βιομηχανικά Συστήματα Ελέγχου. Δημήτριος Τσελές Τμήμα Μηχανικών Αυτοματισμού T.E.

Μοντελοποίηση Λογικών Κυκλωμάτων

Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 3 η : Επεξεργασία Κελιών Γραμμών & Στηλών. Ι. Ψαρομήλιγκος Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΜΟΝΑΔΕΣ ΜΝΗΜΗΣ. Μονάδες Μνήμης 1. Ε. Κυριάκης Μπιτζάρος ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ΔΙΑΛΕΞΗ 17: Αναδιατασσόµενη Λογική Προγραµµατιζόµενο Υλικό

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ στους Η/Υ. Δρ. Β Σγαρδώνη. Τμήμα Τεχνολογίας Αεροσκαφών ΤΕΙ ΣΤΕΡΕΑΣ ΕΛΛΑΔΑΣ. Χειμερινό Εξάμηνο

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Ηλεκτρονική. Ενότητα 9: Τρανζίστορ Επίδρασης Πεδίου (FET) Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

Προγραμματισμός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών 1

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα CAD / CAM. Ενότητα # 5: Σχεδιασμός παραγωγής και παραγωγικών συστημάτων

Δομημένος Προγραμματισμός

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι Ενότητα 3

Διαχείριση Χρόνου & Δίκτυα στη Διοίκηση Έργων. Κηρυττόπουλος Κωνσταντίνος Επ. Καθηγητής ΕΜΠ

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

«Σχεδίαση Εφαρμογών Ψηφιακδη Συστημάτοη με τη Γλώσσα \ HDL»

Ενσωματωμένα Συστήματα

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 6 η : Ταξινόμηση & Ομαδοποίηση Δεδομένων

Βιομηχανικοί Ελεγκτές

Λειτουργικά Συστήματα

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Περιβαλλοντική Χημεία

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τεχνικό Σχέδιο

ΔΙΑΛΕΞΗ 2: Technology and Historical Progress of FPGAs

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τεχνικό Σχέδιο

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΙΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ. 11o Mάθημα: Εισαγωγή στο ANSYS workbench

Αρχιτεκτονική-ΙI Ενότητα 4 :

Σύνθεση Ψηφιακών Συστηµάτων. Χ. Καβουσιανός

Σχεδίαση στατικών μνημών RAM

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI II

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ Εργαστήριο

Συστοιχία Επιτόπια Προγραμματιζόμενων Πυλών Field Programmable Gate Arrays (FPGAs)

Εισαγωγή στην πληροφορική

Ηλεκτρονική Φυσική & Οπτικοηλεκτρονική

Σχεδίαση CMOS Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου II

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI I

Εργαστήριο Εισαγωγής στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI

Κεφάλαιο 1 Αφαιρετικότητα και Τεχνολογία Υπολογιστών (Computer Abstractions and Technology)

Σχεδίαση με Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

Σχεδίαση CMOS Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο

CONTENTS. vlsi technology and design (ECE, VLSI, VLSI SYSTEM DESIGN AND VLSI & EMBEDDED SYSTEMS) THE FUTURE OF MICROELECTRONICS... 1.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ VLSI. Δρ. ΕΥΣΤΑΘΙΟΣ ΚΥΡΙΑΚΗΣ-ΜΠΙΤΖΑΡΟΣ ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ

Εισαγωγή στις κρυσταλλολυχνίες (Transistors)

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1

Βιομηχανικοί Ελεγκτές

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

Εισαγωγή στα κυκλώµατα CMOS 2

Transcript:

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Μικροηλεκτρονική - VLSI Ενότητα 4.1: Μέθοδοι Υλοποίησης Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Κυριάκης - Μπιτζάρος Ευστάθιος Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε.

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σκοπός Ενότητας Παρουσίαση των εναλλακτικών μεθόδων υλοποίησης ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και σύγκριση αυτών

Περιεχόμενα Ενότητας Μέθοδοι Υλοποίησης Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων

Τύποι Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Digital Circuit Implementation Approaches Full Custom Semicustom Cell-based Array-based Standard Cells Compiled Cells Macro Cells Pre-diffused (Gate Arrays) Pre-wired (FPGA's)

Αυτοματοποίηση και κανονικότητα Intel 4004 ( 71) Intel 8080 Intel 8085 Intel 80286 Courtesy Intel Intel 80486

Full Custom Κάθε στοιχείο του κυκλώματος σχεδιάζεται ξεχωριστά Δυνατότητα βελτιστοποίησης όλων των παραμέτρων Ταχύτητα Επιφάνεια Ισχύς Αριθμός εισόδων/εξόδων Απαιτείται Μεγάλη εμπειρία από το σχεδιαστή Μεγάλος χρόνος ανάπτυξης Ισχυρή εξάρτηση από την τεχνολογία

Standard Cells Χρήση προσχεδιασμένων δομικών στοιχείων (standard cells) Βασικές και σύνθετες πύλες Flip-flops & latches Σύνθετα στοιχεία (π.χ. αθροιστές, μνήμες) Σχεδιασμός του κυκλώματος σε λογικό επίπεδο (σχηματικό ή HDL) Αυτόματη τοποθέτηση και διασύνδεση (place and route) Μικρότερος χρόνος ανάπτυξης από την full-custom τεχνική

Standard Cell - Example 3-input NAND cell (from ST Microelectronics): C = Load capacitance T = input rise/fall time

Standard Cell New Generation Cell-structure hidden under interconnect layers

Compiled Cells Γεννήτριες Κυκλωμάτων (Module generators) Παραγωγή του φυσικού σχεδιασμού κυκλωμάτων ανάλογα με τις απαιτήσεις (π.χ. Πολ/στης 16 ψηφίων, FIFO 32 λέξεων με 24 ψηφία) Hard macromodules Προκαθορισμένα βασικά στοιχεία και τοποθέτηση Soft macromodules Ευελιξία στο φυσικό σχεδιασμό (π.χ. πλάτος/ύψος μονάδας) Silicon Compilers Αυτόματος φυσικός σχεδιασμός από υψηλού επιπέδου περιγραφή αλγορίθμων (π.χ. FIR φίλτρο) Βελτιστοποίηση για συγκεκριμένο πεδίο εφαρμογών

Automatic Cell Generation Initial transistor geometries Placed transistors Routed cell Compacted cell Finished cell Courtesy Acadabra

MacroModules 256 32 (or 8192 bit) SRAM Generated by hard-macro module generator

Soft MacroModules Synopsys DesignCompiler

Programmable Logic Array x 0 x 1 Product terms AND plane x 2 OR plane f 0 f 1 x 0 x 1 x 2

PLA Layout V DD And-Plane Or-Plane φ GND x 0 x 0 x 1 x 1 x 2 x 2 Pull-up devices f 0 f 1 Pull-up devices

Σύγκριση μεθόδων σχεδιασμού PLA vs standard-cell design

Gate Arrays Προεπεξεργασμένες δομές με n και p τύπου τρανζίστορς. Σχεδιάζονται και κατασκευάζονται μόνο οι μεταλλικές διασυνδέσεις Αρχιτεκτονικές Gate array Με κανάλια διασυνδέσεων Χωρίς κανάλια διασυνδέσεων (sea of gates) Ποσοστό κάλυψης 40-85% Μικρό κόστος και χρόνος πρωτοτυποποίησης

Gate Array polysilicon V DD rows of uncommitted cells GND metal possible contact Uncommited Cell In1 In2 In3 In4 routing channel Committed Cell (4-input NOR) Out

Sea-of-gate Primitive Cells Oxide-isolation PMOS PMOS NMOS NMOS NMOS Using oxide-isolation Using gate-isolation

Sea-of-gates Random Logic Memory Subsystem LSI Logic LEA300K (0.6 mm CMOS) Courtesy LSI Logic

Programming a PROM 1 X 2 X 1 X 0 : programmed node NA NA f 1 f 0

RAM-based FPGA Xilinx XC4000ex Courtesy Xilinx

Programmable Arrays Field-programmable devices (prewired arrays) Based on Programming Technique Fuse-based (program-once) Non-volatile EPROM based RAM based Programmable Logic Style Array-Based Look-up Table Programmable Interconnect Style Channel-routing Mesh networks

The return of gate arrays? Via programmable gate array (VPGA) Via-programmable cross-point metal-5 metal-6 programmable via Exploits regularity of interconnect [Pileggi02]

Heterogeneous Programmable Platforms FPGA Fabric Embedded PowerPc Embedded memories Hardwired multipliers High-speed I/O Xilinx Vertex-II Pro Courtesy Xilinx

Berkeley Pleiades Processor Interface FPGA Reconfigurable Data-path ARM8 Core 0.25um 6-level metal CMOS 5.2mm x 6.7mm 1.2 Million transistors 40 MHz at 1V 2 extra supplies: 0.4V, 1.5V 1.5~2 mw power dissipation

Σύγκριση τύπων Ο.Κ. Full Custom Cell Based Gate Array FPGA Development Cost (NRE) Highest High Med Lowest Mask costs High High Low-Med None Design time Highest Med Med High Lowest Redesign flexibility Layout I/O flexibility Level of integration Lowest Low Low-Med Highest Highest Med-High Low-Med Lowest Highest High Med Lowest

Τέλος Ενότητας