Upload
hilario-frias
View
222
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
TEMA 2. METODOLOGÍAS DE DISEÑO
Dr. José Fco. LópezDesp. 307, Pab. [email protected]
circuitos vlsi
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Índice
Introducción
Metodologías de diseño• Diseño personalizado• Diseño semipersonalizado
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Introducción
Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizarque funcione correctamente cuando se disponga de silicio es unatarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposiblesin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseñobien definidas.
Intel Pentium IV42 millones de ttores
Intel 40042250 ttores
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Introducción
Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizarque funcione correctamente cuando se disponga de silicio es unatarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposiblesin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseñobien definidas.
A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a unritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puedeabsorber.
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Fuente: Sematech 1997
Complejidad del diseño Vs productividad del diseño
Introducción
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizarque funcione correctamente cuando se disponga de silicio es unatarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposiblesin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseñobien definidas.
A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a unritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puedeabsorber.
Aproximadamente una vez por década podemos asistir a la introducción de una nueva metodología de diseño que provoca unsalto 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…
Introducción
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Metodologías de diseño
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Intel Pentium IV42 millones de ttores
Intel 40042250 ttores
PERSONALIZADO SEMIPERSONALIZADO
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Cuando las prestaciones o la densidad del diseño tienenuna importancia crucial, la única opción factible parece ser la de realizar a mano la topología y diseño físico del circuito. Este enfoque era la única opción existente en las primeros días de la microelectrónica digital.
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Cuanto más corto sea el tiempo de diseño, mayor es el coste que hay que pagar en densidad de integración o prestaciones
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Cuanto más corto sea el tiempo de diseño, mayor es el coste que hay que pagar en densidad de integración o prestaciones
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Módulo funcional (RAM, sumador, multiplicador…)
Celda lógica
Celda de paso Canal deinterconexión
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
25632 SRAM
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Multiplicador 88
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso) VDD
GND
polysilicon
metal
possiblecontact
In1 In2 In3 In4
Out
Ejemplo de matriz de puertas
Celda primitiva dematriz de puertas
Celda programadaimplementando unaNOR de 4 entradas
rows of
cells
routing channel
uncommitted
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Matriz de puertas
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso) antifuse polysilicon ONO dielectric
n+ antifuse diffusion
2 l
FPGA de una única escritura o basada en elementos fusibles
FPGA no volátil
FPGA volátil o basada en RAM
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Metodologías de diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizarque funcione correctamente cuando se disponga de silicio es unatarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposiblesin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseñobien definidas.
Intel Pentium IV42 millones de ttores
Intel 40042250 ttores
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizarque funcione correctamente cuando se disponga de silicio es unatarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposiblesin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseñobien definidas.
A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a unritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puedeabsorber.
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Fuente: Sematech 1997
Complejidad del diseño Vs productividad del diseño
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizarque funcione correctamente cuando se disponga de silicio es unatarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposiblesin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseñobien definidas.
A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a unritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puedeabsorber.
Aproximadamente una vez por década podemos asistir a la introducción de una nueva metodología de diseño que provoca unsalto 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…
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Intel Pentium IV42 millones de ttores
Intel 40042250 ttores
PERSONALIZADO SEMIPERSONALIZADO
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Cuando las prestaciones o la densidad del diseño tienenuna importancia crucial, la única opción factible parece ser la de realizar a mano la topología y diseño físico del circuito. Este enfoque era la única opción existente en las primeros días de la microelectrónica digital.
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Cuanto más corto sea el tiempo de diseño, mayor es el coste que hay que pagar en densidad de integración o prestaciones
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Cuanto más corto sea el tiempo de diseño, mayor es el coste que hay que pagar en densidad de integración o prestaciones
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Módulo funcional (RAM, sumador, multiplicador…)
Celda lógica
Celda de paso Canal deinterconexión
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
25632 SRAM
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Multiplicador 88
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
VDD
GND
polysilicon
metal
possiblecontact
In1 In2 In3 In4
Out
Ejemplo de matriz de puertas
Celda primitiva dematriz de puertas
Celda programadaimplementando unaNOR de 4 entradas
rows of
cells
routing channel
uncommitted
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Matriz de puertas
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Métodos e implementación de circuitos digitales
Personalizado Semipersonalizado
Basado en Celdas Basado en matrices
Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
antifuse polysilicon ONO dielectric
n+ antifuse diffusion
2 l
FPGA de una única escritura o basada en elementos fusibles
FPGA no volátil
FPGA volátil o basada en RAM
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales
Cir
cuit
os
vls
i (4
º cu
rso)
Estrategias de implementación para circuitos digitales