Transcript Metodologías de Diseño VLSI

TEMA 2. METODOLOGÍAS DE DISEÑO
Circuitos vlsi (4º curso)
circuitos vlsi
Dr. José Fco. López
Desp. 307, Pab. A
[email protected]
Índice
Introducción
Circuitos vlsi (4º curso)
Metodologías de diseño
• Diseño personalizado
• Diseño semipersonalizado
Introducción
Circuitos vlsi (4º curso)
Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizar
que funcione correctamente cuando se disponga de silicio es una
tarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposible
sin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseño
bien definidas.
Intel 4004
2250 ttores
Intel Pentium IV
42 millones de ttores
Introducción
Circuitos vlsi (4º curso)
Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizar
que funcione correctamente cuando se disponga de silicio es una
tarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposible
sin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseño
bien definidas.
A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a un
ritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puede
absorber.
Introducción
Circuitos vlsi (4º curso)
Complejidad del diseño Vs productividad del diseño
Fuente: Sematech 1997
Introducción
Circuitos vlsi (4º curso)
Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizar
que funcione correctamente cuando se disponga de silicio es una
tarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposible
sin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseño
bien definidas.
A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a un
ritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puede
absorber.
Aproximadamente una vez por década podemos asistir a la
introducción de una nueva metodología de diseño que provoca un
salto en la productividad del diseño, ayudando temporalmente a
reducir la separación: diseño personalizado, PLA, células estándar,
macroceldas, compiladores de módulo, matrices de puertas,
hardware reconfigurable…
Metodologías de diseño
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Circuitos vlsi (4º curso)
Metodologías de diseño
Intel 4004
2250 ttores
PERSONALIZADO
Intel Pentium IV
42 millones de ttores
SEMIPERSONALIZADO
Metodologías de diseño
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Basado en matrices
Cuando las prestaciones o la densidad del diseño tienen
una importancia crucial, la única opción factible parece
ser la de realizar aMatrices
mano de
la puertas
topología y diseño
físico del
macroceldas
FPGAs
circuito. Este enfoque era la única opción existente en
las primeros días de la microelectrónica digital.
Metodologías de diseño
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Cuanto más corto sea el
tiempo de diseño, mayor es
el coste que hay que pagar
en densidad de integración
o prestaciones
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Metodologías de diseño
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Cuanto más corto sea el
tiempo de diseño, mayor es
el coste que hay que pagar
en densidad de integración
o prestaciones
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Metodologías de diseño
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Metodologías de diseño
Celda lógica
Circuitos vlsi (4º curso)
Celda de paso
Canal de
interconexión
Módulo funcional
(RAM, sumador,
multiplicador…)
Circuitos vlsi (4º curso)
Metodologías de diseño
Circuitos vlsi (4º curso)
Metodologías de diseño
Metodologías de diseño
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Circuitos vlsi (4º curso)
Metodologías de diseño
25632 SRAM
Circuitos vlsi (4º curso)
Metodologías de diseño
Multiplicador 88
Metodologías de diseño
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Metodologías de diseño
polysilicon
VD D
metal
possible
contact
GND
Circuitos vlsi (4º curso)
In 1 In 2
Celda primitiva de
matriz de puertas
rows of
uncommitted
cells
In 3 In4
Celda programada
implementando una
NOR de 4 entradas
Out
Ejemplo de matriz de puertas
routing
channel
Circuitos vlsi (4º curso)
Metodologías de diseño
Matriz de puertas
Metodologías de diseño
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Metodologías de diseño
Circuitos vlsi (4º curso)
antifuse polysilicon
ONO dielectric
n+ antifuse diffusion
2l
FPGA de una única escritura o basada en elementos fusibles
FPGA no volátil
FPGA volátil o basada en RAM
Circuitos vlsi (4º curso)
Metodologías de diseño
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizar
que funcione correctamente cuando se disponga de silicio es una
tarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposible
sin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseño
bien definidas.
Intel 4004
2250 ttores
Intel Pentium IV
42 millones de ttores
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizar
que funcione correctamente cuando se disponga de silicio es una
tarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposible
sin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseño
bien definidas.
A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a un
ritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puede
absorber.
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Complejidad del diseño Vs productividad del diseño
Fuente: Sematech 1997
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizar
que funcione correctamente cuando se disponga de silicio es una
tarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposible
sin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseño
bien definidas.
A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a un
ritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puede
absorber.
Aproximadamente una vez por década podemos asistir a la
introducción de una nueva metodología de diseño que provoca un
salto en la productividad del diseño, ayudando temporalmente a
reducir la separación: diseño personalizado, PLA, células estándar,
macroceldas, compiladores de módulo, matrices de puertas,
hardware reconfigurable…
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Circuitos vlsi (4º curso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Intel 4004
2250 ttores
PERSONALIZADO
Intel Pentium IV
42 millones de ttores
SEMIPERSONALIZADO
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Basado en matrices
Cuando las prestaciones o la densidad del diseño tienen
una importancia crucial, la única opción factible parece
ser la de realizar aMatrices
mano de
la puertas
topología y diseño
físico del
macroceldas
FPGAs
circuito. Este enfoque era la única opción existente en
las primeros días de la microelectrónica digital.
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Cuanto más corto sea el
tiempo de diseño, mayor es
el coste que hay que pagar
en densidad de integración
o prestaciones
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Cuanto más corto sea el
tiempo de diseño, mayor es
el coste que hay que pagar
en densidad de integración
o prestaciones
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Celda lógica
Circuitos vlsi (4º curso)
Celda de paso
Canal de
interconexión
Módulo funcional
(RAM, sumador,
multiplicador…)
Circuitos vlsi (4º curso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Circuitos vlsi (4º curso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
25632 SRAM
Circuitos vlsi (4º curso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Multiplicador 88
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Estrategias de implementación para circuitos digitales
polysilicon
VD D
metal
possible
contact
GND
Circuitos vlsi (4º curso)
In 1 In 2
Celda primitiva de
matriz de puertas
rows of
uncommitted
cells
In 3 In4
Celda programada
implementando una
NOR de 4 entradas
Out
Ejemplo de matriz de puertas
routing
channel
Circuitos vlsi (4º curso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Matriz de puertas
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Personalizado
Semipersonalizado
Basado en Celdas
Celdas estándar
Macroceldas
Basado en matrices
Matrices de puertas
FPGAs
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
antifuse polysilicon
ONO dielectric
n+ antifuse diffusion
2l
FPGA de una única escritura o basada en elementos fusibles
FPGA no volátil
FPGA volátil o basada en RAM
Circuitos vlsi (4º curso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Circuitos vlsi (4º curso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales