4/10/2008. Εισαγωγή στη σχεδίαση συστημάτων VLSI. Περιεχόμενα μαθήματος. Γιώργος Δημητρακόπουλος. Βιβλιογραφία. Ψηφιακά συστήματα.

Σχετικά έγγραφα
Ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα

Κυκλωμάτων» Χειμερινό εξάμηνο

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο

Οργάνωση της φυσικής δομής του ολοκληρωμένου κυκλώματος

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

Περιεχόμενα. Πρόλογος... XI. Κεφάλαιο 1. Συστήματα Βασισμένα σε FPGA Κεφάλαιο 2. Τεχνολογία VLSI Εισαγωγή Βασικές Αρχές...

4/10/2008. Στατικές πύλες CMOS και πύλες με τρανζίστορ διέλευσης. Πραγματικά τρανζίστορ. Ψηφιακή λειτουργία. Κανόνες ψηφιακής λειτουργίας

Αποκωδικοποιητές Μνημών

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

ΣΤΑΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΝΗΜΕΣ ΤΥΧΑΙΑΣ ΠΡΟΣΠΕΛΑΣΗΣ (Static and Dynamic RAMs). ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΘΕΜΑΤΙΚΕΣ ΕΝΟΤΗΤΕΣ

Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ

Η επικράτηση των ψηφιακών κυκλωμάτων 1o μέρος

10o ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Στοιχεία Χωροθεσίας (Layout) CMOS

Το μάθημα συνοπτικά (1) Το μάθημα συνοπτικά (2) Τι είναι ένα υπολογιστικό σύστημα ;

Φυσική σχεδίαση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων

Μνήμη και Προγραμματίσιμη Λογική

Εργαστήριο Εισαγωγής στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI

Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Εισαγωγή 2

Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ

ΘΕΜΑ : ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 1 περιόδος. 24/11/ :09 Όνομα: Λεκάκης Κωνσταντίνος καθ. Τεχνολογίας

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων 1: Εισαγωγή

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο

Το μάθημα συνοπτικά (1) Το μάθημα συνοπτικά (2) Τι είναι ένα υπολογιστικό σύστημα ;

Κεφάλαιο 7 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ακολουθιακή Λογική 2

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (1 η σειρά διαφανειών)

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015

Με τον όρο μνήμη αναφερόμαστε στα μέσα που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων σε έναν υπολογιστή ή άλλη ψηφιακή

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (9 η σειρά διαφανειών)

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

Σωστή απάντηση το: Γ. Απάντηση

Μία μέθοδος προσομοίωσης ψηφιακών κυκλωμάτων Εξελικτικής Υπολογιστικής

HY330 Ψηφιακά Κυκλώματα - Εισαγωγή στα Συστήματα VLSI.

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Εργαστήριο Εισαγωγής στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI

7 η διάλεξη Ακολουθιακά Κυκλώματα

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ - VHDL ΑΝΤΩΝΗΣ ΠΑΣΧΑΛΗΣ

Εισαγωγή στην πληροφορική

Περιγραφή Κυκλωμάτων με χρήση της VHDL. Εισαγωγικές έννοιες για σχεδιασμό με τη VHDL

Κεφάλαιο 10 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Ακολουθιακή Λογική 2

Ψηφιακά Κυκλώματα (1 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

i Στα σύγχρονα συστήματα η κύρια μνήμη δεν συνδέεται απευθείας με τον επεξεργαστή

Εργαστηριακή άσκηση. Θεωρητικός και πρακτικός υπολογισμός καθυστερήσεων σε αναστροφείς CMOS VLSI

Καθυστέρηση στατικών πυλών CMOS

*Ένας υπολογιστής είναι στην πραγματικότητα ένα σύστημα πολλών μερών που συνεργάζονται μεταξύ τους.

HY:433 Σχεδίαση Αναλογικών/Μεικτών και Υψισυχνών Κυκλωμάτων (περιγραφή μαθήματος) Φώτης Πλέσσας

Γενικά Στοιχεία Ηλεκτρονικού Υπολογιστή

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014

Τεχνολογίες Κύριας Μνήμης

Ψηφιακή Λογική και Σχεδίαση

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (10 η σειρά διαφανειών)

Xρονισμός ψηφιακών κυκλωμάτων

Περιεχόμενα. Πρώτο Κεφάλαιο. Εισαγωγή στα Ψηφιακά Συστήματα. Δεύτερο Κεφάλαιο. Αριθμητικά Συστήματα Κώδικες

Κυκλώματα αποθήκευσης με ρολόι

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Διαφορές single-processor αρχιτεκτονικών και SoCs

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων. Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design

Εργαστηριακή άσκηση. Σχεδίαση layout και προσομοίωση κυκλώματος με το πρόγραμμα MICROWIND

Μικροηλεκτρονική - VLSI

ΑΣΚΗΣΗ 2 η N-MOS ΚΑΙ P-MOS TRANSISTOR ΩΣ ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI I

Μοντέλα. χαρακτηριστικά χωρίς να συνοδεύεται από λεπτοµέρειες.

Συστήματα σε Ολοκληρωμένα Κυκλώματα

Κεφάλαιο 4 ο. Ο Προσωπικός Υπολογιστής

15 ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙ ΕΣ

Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κρυφές Μνήμες. (οργάνωση, λειτουργία και απόδοση)

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Υλικό και Λογισμικό Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Δομή, Οργάνωση και Λειτουργία Υπολογιστών 6

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 3: Συστήματα πολυμέσων Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Τεχνολογία μνημών Ημιαγωγικές μνήμες Μνήμες που προσπελαύνονται με διευθύνσεις:

Κεφάλαιο 9 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. CMOS Λογικές ομές 2

Chapter 4 ( ή 1 στο βιβλίο σας)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι. Ενότητα 10: Κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Χατζόπουλος Αλκιβιάδης Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχ.

Chapter 4 (1) Αξιολόγηση και κατανόηση της απόδοσης

Ιεραρχία Μνήμης. Ιεραρχία μνήμης και τοπικότητα. Σκοπός της Ιεραρχίας Μνήμης. Κρυφές Μνήμες

Παράδειγμα αντιστοίχισης κυκλώματος σε FPGA

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Κεφάλαιο 1 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. CMOS Κυκλώματα 2

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI I

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΥΛΙΚΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ε. Ένα κύκλωμα το οποίο παράγει τετραγωνικούς παλμούς και απαιτείται εξωτερική διέγερση ονομάζεται ασταθής πολυδονητής Λ

Κεφάλαιο 12 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Μνήμες 2

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο

Εργαστηριακή άσκηση. Κανόνες σχεδίασης και κατασκευαστικές λεπτομέρειες στη σχεδίασης μασκών (layout) και προσομοίωσης κυκλώματος VLSI

Εργαστηριακή Άσκηση 4: Ιεραρχική σχεδίαση και προσχεδιασμένοι πυρήνες

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Ενσωματωμένα Συστήματα

i Το τρανζίστορ αυτό είναι τύπου NMOS. Υπάρχει και το συμπληρωματικό PMOS. ; Τι συμβαίνει στο τρανζίστορ PMOS; Το τρανζίστορ MOS(FET)

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

Οργάνωση Υπολογιστών (ΙI)

HY330 Ψηφιακά Κυκλώματα - Εισαγωγή στα Συστήματα VLSI. 1 ΗΥ330 - Διάλεξη 7η - Ακολουθιακά Κυκλώματα

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

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

Φόρμα Σχεδιασμού Διάλεξης (ημ/α:15/10/07, έκδοση:0.1 ) 1. Κωδικός Μαθήματος : 2. Α/Α Διάλεξης : 1 1. Τίτλος : 1. Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ

Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές Δ Εξάμηνο

Σχεδίαση υψηλών επιδόσεων pipelining παράλληλη επεξεργασία

ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασμός Εαρινό Εξάμηνο Κυκλώματα CMOS. Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Γ. Τσιατούχας. Βασικές Αρχές Κυκλωµάτων

ΑΣΚΗΣΗ 3 η Ο ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΑΣ CMOS

Transcript:

Εισαγωγή στη σχεδίαση συστημάτων VLSI Γιώργος Δημητρακόπουλος Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών Πανεπιστήμιο Κρήτης Περιεχόμενα μαθήματος Τα τρανζίστορ NMOS και PMOS Φυσικός σχεδιασμός των ψηφιακών κυκλωμάτων Καθυστέρηση λογικών πυλών, μοντελοποίηση και βελτιστοποίηση Κατανάλωση ισχύος Άλλες λογικές οικογένειες Η συνεισφορά των καλωδίων. Ακολουθιακά κυκλώματα και χρονισμός ψηφιακών κυκλωμάτων. Σχεδίαση Mνημών (SRAM, DRAM, CAM). Διαμοίραση ρολογιού. Δίκτυο μεταφοράς ισχύος ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Κυκλώματα εισόδου/εξόδου. Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 1 Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 2 Βιβλιογραφία Jan M. Rabaey, Anantha Chandrakasan,Borivoje Nikolic, Hodges, David, Jackson, Horace G., Saleh, Resve Ψηφιακά συστήματα Sony PS 3 Neil Weste and David Harris Ivan Sutherland, Robert Sproull, David Harris Digital processors, analog components, memory (DRAM, SRAM, Flash), baseband processors Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 3 Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 4 Ολοκληρωμένα κυκλώματα Πακετάρισμα ολοκληρωμένου κυκλώματος Πακέτα ολοκληρωμένων κυκλωμάτων Λεπτομέρεια σύνδεσης γραμμών εισόδου/εξόδου πακέτου Wafer κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων Εσωτερικό ολοκληρωμένο κυκλώματος Ι/Ο Pads Ολοκληρωμένο κύκλωμα Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 5 Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 6 1

Κυκλώματα μοντέρνων μικροεπεξεργαστών Κυκλώματα μοντέρνων μικροεπεξεργαστών Ιntel 2005 125.000.000 τρανζίστορ 112 mm 2 3.8 GHz 90nm CMOS technology Ιntel 2006 291.000.000 τρανζίστορ 143 mm 2 3 GHz 65nm CMOS technology Αριθμός τρανζίστορ x2 στο ίδιο περίπου εμβαδό Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 7 Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 8 O νόμος του Moore H εξέλιξη σε αριθμούς Το 1965 ο Gordon Moore παρατήρησε ότι το πλήθος των τρανζίστορ ανά ολοκληρωμένο διπλασιάζονταν κάθε 18 24 μήνες Προέβλεψε ότι η τεχνολογία των ημιαγωγών θα διπλασιάζει την αποτελεσματικότητα της κάθε 18 μήνες. Μέχρι σήμερα τα ολοκληρωμένα κυκλώματα ακολουθούν πιστά το νόμο αυτό. Cray-1: ταχύτερος Η/Υ 1976-1982 64Mb memory (50ns cycle time) 40Kb register (6ns cycle time) ~1 million gates (4/5 input NAND) 80MHz clock 115kW Σε τεχνολογία 90nm 64Mb => 9mm 2 1 million NAND-4 gates => 4mm 2 40Kb register => 0.13mm 2 Fits in a 4mm x 4mm die Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 9 Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 10 Έκρηξη πολυπλοκότητας Σχεδίαση ενός νέου ολοκληρωμένου Με τη σμίκρυνση των τρανζίστορ τα δεδομένα της σχεδίασης αλλάζουν: Πολυπλοκότητα Πως ξέρουμε ότι το ολοκληρωμένο κύκλωμα τελικά εκτελεί την εργασία οποία σχεδιάστηκε Κατανάλωση ισχύος Απαγωγή θερμότητας Παροχή ενέργειας στο ολοκληρωμένο για τη λειτουργία του Θόρυβος Ακεραιότητα σημάτων Αξιόπιστη λειτουργία Σφάλματα χρονισμού, ξαφνικές αλλαγή κατάστασης (soft errors) Κόστος Χρόνος σχεδίασης, εργαλεία σχεδίασης Κόστος κατασκευής Η διαδικασία είναι φαινομενικά απλή Όμοια με την εκτύπωση Επιλογή ενός εργοστασίου (fab) Σαν να διαλέγεις εκτυπωτή Παρήγαγε ένα σύνολο από αρνητικά (μάσκες) Σαν να ζωγραφίζεις έγχρωμα σχέδια 4 αρνητικά για κάθε τρανζίστορ 2 αρνητικά για κάθε επίπεδο καλωδίωσης Στείλε τα αρνητικά and $$$ στο εργοστάσιο Πολύ περισσότερα $$$ από μια εκτύπωση Περίμενε 2-3 μήνες για την κατασκευή Πολύ πιο αργή διαδικασία από την εκτύπωση Πακέταρε και έλεγξε τα ολοκληρωμένα Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 11 Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 12 2

Δυστυχώς δεν είναι τόσο απλό Τι σημαίνει VLSI σχεδίαση Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα έχουν (σχεδόν) μηδενική ανοχή σε λάθη Στο προηγούμενο σχήμα ζωγραφίσαμε 8 ορθογώνια για 2 τρανζίστορ Ένα πραγματικό κύκλωμα θα έχει τουλάχιστον 1 εκατομμύριο ορθογώνια και 100K τρανζίστορς Ένα απλό λάθος σε κάποιο πολύγωνο μπορεί να αχρηστεύσει το σχεδιασμό Εύκολα μπορείς να παραβείς σχεδιαστικούς στόχους όπως ταχύτητα και κατανάλωση ισχύος Τα λάθης είναι ΠΟΛΥ ακριβά Για την κατασκευή των μασκών στα 130nm απαιτούνται 600000$. Απλοποίησε όλη τη διαδικασία σχεδίασης Δημιούργησε επίπεδα αφαίρεσης Έχεις ένα απλό μοντέλο για ένα στοιχείο Δουλεύει καλά στις περισσότερες των περιπτώσεων Δημιούργησε περιορισμούς και μια σχεδιαστική μεθοδολογία Σιγούρεψε ότι οι απλοποιήσεις που κάνεις είναι σωστές Μπορεί και να δουλέψει αν παραβείς τους περιορισμούς αλλά δεν έχεις εγγυήσεις Εφάρμοσε τους περιορισμούς Δημιούργησε εργαλεία που να το κάνουν για σένα Κατάλαβε καλά την τεχνολογία υλοποίησης Οι λεπτομέρειες της τεχνολογίας να αντικατοπτρίζονται στα μοντέλα που έφτιαξες Βρες αποδοτικά κυκλώματα Να μπορούν να σχεδιαστούν εύκολα Να απαιτούν μικρό εμβαδό Συνήθως αντικρουόμενοι στόχοι Να καταναλώνουν λίγν ισχύ Να πετυχαίνουν την επίδοση που στοχεύεις Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 13 Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 14 VLSI τρόποι σχεδίασης Επίπεδα αφαίρεσης Υπάρχουν πολύ τρόποι σχεδίασης Πλήρως ελεύθερη σχεδίαση (Full custom) Κάθε πύλη αντιμετωπίζεται χωριστά Πρακτικά πολύ δύσκολα εφαρμόσιμη στις μέρες μας ΟΧΙ για μνήμες, ΟΧΙ για αναλογικά εκεί η ΜΟΝΗ λύση Application Specific Integrated Circuits (ASIC) Όλες οι πύλες ανήκουν σε μια προσχεδιασμένη βιβλιοθήκη Οι συνδέσεις καθορίζονται από το σχεδιαστή System on Chip (SOC) Τα ολοκληρωμένα αποτελούνται από προσχεδιασμένα μπλοκ (επεξεργαστές, μνήμες, κυκλώματα ειδικού σκοπού, π.χ. FFT) Τα πραγματικά ολοκληρωμένα κυκλώματα συνήθως εμπεριέχουν και τους 3 τρόπου σχεδίασης Εμπεριέχει ένα αναλογικό μπλοκ, ASIC πύλες για τη διασύνδεση, και μεγαλύτερα IP μπλοκς για συγκεκριμένες λειτουργίες Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 15 Σχεδιάζουμε σε διαφορετικά επίπεδα λεπτομέρειας Το πάνω μέρος (spec) είναι ο στόχος Η αρχική περιγραφή σε διάφορες μορφές (μπορεί κώδικας σε C++) Μετά σχεδιάζουμε μικροαρχιτεκτονική Βασικές κυκλωματικές δομές Βασικός τρόπος επικοινωνίας Μοντέλο που εκτελεί την περιγραφή Ουσιαστικά κανένας σχεδιασμός δεν είναι bottom-up ή top-down. Πάντα απαιτούνται επαναλήψεις από τα κυκλώματα προς τη μικροαρχιτεκτονική και ανάποδα. Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 16 Μεθοδολογίες σχεδίασης Πλήρως ελεύθερη σχεδίαση = ΗΥ422 Full Custom (HY422) ASIC (HY523) SOC Ο σχεδιαστής έχει όλη την ελευθερία δίκοπο μαχαίρι Πολύ καλός τρόπος για συγκεκριμένες λειτουργίες Επιτυγχάνεις την καλύτερη επίδοση Ταχύτητα, εμβαδό, ισχύς Η σχεδίαση πολύ χρονοβόρα Πρέπει το κύκλωμα να αξίζει τον κόπο Τόσο χαμηλά όσο η assembly!!! Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 17 Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 18 3

Σχηματικό κυκλώματος Εξομοίωση Τα κυκλώματα σχεδιάζονται σε επίπεδα Τρανζίστορ, πύλες, μπλοκ Χρησιμοποιείται ιεραρχία Μπλοκς μέσα σε μπλοκς Επαναχρησιμοποίηση Τα εργαλεία παράγουν δίκτυα προς εξομοίωση (σε πολλά επίπεδα πολλές φορές) Εξομοίωση SPICE, Nanosim (προσέγγιση Spice) Αναγκαία σε κάθε φάση του σχεδιασμού Καθώς αλλάζεις φάση σχεδιασμού τα αποτελέσματα πιο ακριβή Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 19 Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 20 Φυσικό σχέδιο (Layout) Έλεγχος κανόνων του φυσικού σχεδίου (DRC) Τοποθέτηση των τρανζίστορ του σχηματικού Σωστή χωροθέτηση τους ώστε να μειωθεί το μήκος και η πυκνότητα της καλωδίωσης Σύνδεση όλων των υποκυκλωμάτων Ιεραρχία στο layout που ακολουθεί την ιεραρχία του σχηματικού H τεχνολογία κατασκευής επιβάλλει κανόνες στο φυσικό σχέδιο Απαραίτητοι για την ορθή κατασκευή Το DRC εργαλείο ελέγχει για λάθη Εύρος αγωγών Απόσταση Επικάλυψη Πολλά άλλα Κάθε σχεδιασμός πρέπει να είναι DRC error free 2D αναπαράσταση μιας 3D κατασκευής Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 21 Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 22 Αντιστοίχιση σχηματικού με φυσικό σχέδιο (LVS) Εξαγωγή παρασιτικών χωρητικοτήτων Εξάγει το σχηματικό από το layout αναλύοντας όλα τα πολύγωνα. Συγκρίνει το αρχικό σχηματικό με αυτό που προέκυψε από την εξαγωγή Όταν υπάρχουν διαφορές προσπαθεί να εντοπίσει την περιοχή με το λάθος Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 23 Βοηθούν στην ακριβέστερη ανάλυση της καθυστέρησης και της κατανάλωσης ισχύος Όλα αυτά που αγνοούνται πριν το layout Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 24 4

Επόμενο μάθημα Το τρανζίστορ σαν διακόπτης Σχεδίαση στατικών πυλών CMOS (σχηματικό) Οι πύλες με τρανζίστορ διέλευσης (pass gates). Πτώση κατωφλίου Φθινόπωρο 2008 ΗΥ422 25 5