CCS – Centro de Componentes Semicondutores Luiz Carlos Moreira/Jacobus W. Swart ASIC´s –...

CCS – Centro de Componentes CCS – Centro de Componentes SemicondutoresSemicondutores

Luiz Carlos Moreira/Jacobus W. SwartLuiz Carlos Moreira/Jacobus W. Swart

ASIC´s – Application Specific ASIC´s – Application Specific Integrated Circuits Integrated Circuits

SumárioSumário

Diagramas de ASIC´sDiagramas de ASIC´s Time to MarketTime to Market Fixed costs for FPGA / ASICsFixed costs for FPGA / ASICs Variable costs for FPGA / ASICsVariable costs for FPGA / ASICs Break even analysisBreak even analysis

O projeto de circuitos integrados específicos é O projeto de circuitos integrados específicos é de extrema importância dentro da engenharia:de extrema importância dentro da engenharia:

TelecomunicaçõesTelecomunicações ComputaçãoComputação EletrônicaEletrônica Bioengenharia (Sensores Integrados)Bioengenharia (Sensores Integrados) Automação e ControleAutomação e Controle

Diagramas sobre ASIC´sDiagramas sobre ASIC´s

ASIC´s Full-CustomASIC´s Full-Custom

Neste tipo de ASIC o projetista de circuito integrado tem acesso a Neste tipo de ASIC o projetista de circuito integrado tem acesso a todas as camadas do processo de um CI. Deste modo, o projetista todas as camadas do processo de um CI. Deste modo, o projetista pode otimizar o seu circuito ao máximo e personaliza-lo.pode otimizar o seu circuito ao máximo e personaliza-lo.

Ferramentas CAD empregadas no projeto do Ferramentas CAD empregadas no projeto do CI´sCI´s

Devido a complexidade e quantidade de componentes em Devido a complexidade e quantidade de componentes em um circuito integrado tem-se a necessidade do uso de um circuito integrado tem-se a necessidade do uso de ferramentas de CAD. Pois, ela auxilia o projetista em ferramentas de CAD. Pois, ela auxilia o projetista em várias etapas de realização do projeto do CI como:várias etapas de realização do projeto do CI como:

Simulador

Lógico

Elétrico

Testadores de obediência de regras (DRC)

Geradores de seqüência de Teste

Editor de Layout

Ferramentas CAD empregadas no projeto CAD empregadas no projeto de CI´s de CI´s (Simulador Lógico e Elétrico)(Simulador Lógico e Elétrico) EspecificaçõesEspecificações Simulador Lógico-Simula o comportamento a nível de:Simulador Lógico-Simula o comportamento a nível de:

Eventos;Eventos; Condições e etc.Condições e etc. Registradores;Registradores;

Simulador Elétrico- Comprova cada componente do Simulador Elétrico- Comprova cada componente do simulador lógico a nivel de:simulador lógico a nivel de: Transistores;Transistores; Capacitores;Capacitores; Resistores.Resistores.

Simulação LógicaSimulação Lógica

Simulação ElétricaSimulação Elétrica

Após simulações lógicas e elétricas executa-se o layout em Após simulações lógicas e elétricas executa-se o layout em função da dimensões geométricas empregadas na função da dimensões geométricas empregadas na simulação conforme mostra a figura. simulação conforme mostra a figura.

Ferramentas empregadas no projeto de CI´sFerramentas empregadas no projeto de CI´s (Layout)(Layout)

Layout: Circuito Inversor

Processos de Fabricação

O projetista de CircuitosIntegrados é responsável pelo Layout do circuito,que futuramente será transformado em máscara para fabricação do CI.

Substrato Puro

Início do Processo

Processos de Fabricação

LayoutN Well

Processos de Fabricação

Visualização 3D do Processo

Difusão N + e Polisilício

Processos de Fabricação

Layout

Processos de Fabricação

Difusão P + Layout

Processos de Fabricação

Contatos Layout

Processos de Fabricação

Layout Final Metal 1

Circuito Inversor Completo

Design Rules CheckerDesign Rules Checker

(Validação do Projeto)(Validação do Projeto)

Luiz Carlos Moreira/Jacobus W. SwartLuiz Carlos Moreira/Jacobus W. Swart

SumárioSumário

Tipos de errosTipos de erros Regras geraisRegras gerais Regras para largura e espaçamentoRegras para largura e espaçamento Interação poly/difusãoInteração poly/difusão ContatosContatos Espaçamento entre contatosEspaçamento entre contatos Contatos (vias)Contatos (vias) Vias próximas a edgesVias próximas a edges Difusão N e PDifusão N e P Layout SimplificadoLayout Simplificado DRCDRC Exemplos de arquivo de regrasExemplos de arquivo de regras

Ferramentas CAD empregadas no projeto de Ferramentas CAD empregadas no projeto de CI´s CI´s (Validação do Layout)(Validação do Layout)

Após o Layout, o circuito é checado através de uma Após o Layout, o circuito é checado através de uma ferramenta chamada de DRC (Design Rules Checker) ferramenta chamada de DRC (Design Rules Checker) Checador de Regras de Projetos. Esta ferramenta Checador de Regras de Projetos. Esta ferramenta verificar se foram obedecidas de projeto estabelecida verificar se foram obedecidas de projeto estabelecida por uma Foundry em função da:por uma Foundry em função da:

GeometriaGeometria EspaçamentoEspaçamento DistânciaDistância Entre metais, vias, nwell e etc.Entre metais, vias, nwell e etc.

Exemplo: Regras de Projeto para Full-Exemplo: Regras de Projeto para Full-Custom.Custom.

PAD’sPAD’s

Proteção de transistoresProteção de transistores PAD´s de entrada e saídaPAD´s de entrada e saída

Proteção em Pads

FloorplanningFloorplanning

Otimização dos blocos funcionais no DIEOtimização dos blocos funcionais no DIE

SumárioSumário

PlacementPlacement Slicing StructureSlicing Structure Global RoutingGlobal Routing Channel RoutingChannel Routing

Layout Final

Fabricação – Wafer (Bolacha)Fabricação – Wafer (Bolacha)

Fabricação - InvólucroFabricação - Invólucro

Testes - FinaisTestes - Finais

Nesta etapa o projetista deverá testar o circuito projetado para verificar se os valores medidos são iguais aos simulados no (SPICE).

Conclusões sobre ASIC´sConclusões sobre ASIC´s

Aplicando a técnica Full-Custom no projeto de CI Aplicando a técnica Full-Custom no projeto de CI temos as seguintes vantagens: Maior segurança no temos as seguintes vantagens: Maior segurança no projeto, Maior velocidade de operação do CI e as projeto, Maior velocidade de operação do CI e as seguintes desvantagens: Maior custo, Maior tempo de seguintes desvantagens: Maior custo, Maior tempo de projeto e Maior chances de erros.projeto e Maior chances de erros.

Nas outras técnicas apresentadas temos as vantagens e Nas outras técnicas apresentadas temos as vantagens e desvantagens opostas ao do Full-Custom.desvantagens opostas ao do Full-Custom.