Progettazione VLSI - Sistema digitale
L'integrazione su larga scala (VLSI) è il processo di creazione di un file integrated circuit (IC) combinando migliaia di file transistorsin un unico chip. VLSI è iniziato negli anni '70 quando era complessosemiconductor e communicationle tecnologie venivano sviluppate. Ilmicroprocessor è un dispositivo VLSI.
Prima dell'introduzione della tecnologia VLSI, la maggior parte dei circuiti integrati disponeva di un insieme limitato di funzioni che potevano svolgere. Unelectronic circuit potrebbe consistere in un file CPU, ROM, RAM e altro glue logic. VLSI consente ai progettisti di circuiti integrati di aggiungere tutti questi elementi in un unico chip.
L'industria elettronica ha raggiunto una crescita fenomenale negli ultimi decenni, principalmente grazie ai rapidi progressi nelle tecnologie di integrazione su larga scala e nelle applicazioni di progettazione di sistemi. Con l'avvento dei progetti di integrazione su larga scala (VLSI), il numero di applicazioni di circuiti integrati (CI) nell'elaborazione, nei controlli, nelle telecomunicazioni, nell'elaborazione di immagini e video e nell'elettronica di consumo ad alte prestazioni è aumentato a un ritmo molto rapido.
Le attuali tecnologie all'avanguardia come le comunicazioni cellulari e video ad alta risoluzione e bassa velocità in bit forniscono agli utenti finali una quantità meravigliosa di applicazioni, potenza di elaborazione e portabilità. Questa tendenza dovrebbe crescere rapidamente, con implicazioni molto importanti sulla progettazione VLSI e sulla progettazione dei sistemi.
Flusso di progettazione VLSI
Il flusso di progettazione dei circuiti IC VLSI è mostrato nella figura seguente. I vari livelli di progettazione sono numerati ei blocchi mostrano i processi nel flusso di progettazione.
Le specifiche vengono prima, descrivono in astratto, la funzionalità, l'interfaccia e l'architettura del circuito IC digitale da progettare.
Viene quindi creata una descrizione comportamentale per analizzare il progetto in termini di funzionalità, prestazioni, conformità a determinati standard e altre specifiche.
La descrizione RTL viene eseguita utilizzando HDL. Questa descrizione RTL è simulata per testare la funzionalità. Da qui in poi abbiamo bisogno dell'aiuto degli strumenti EDA.
La descrizione RTL viene quindi convertita in una netlist a livello di gate utilizzando strumenti di sintesi logica. Una netlist gatelevel è una descrizione del circuito in termini di gate e connessioni tra di loro, che sono realizzati in modo tale da soddisfare le specifiche di temporizzazione, potenza e area.
Infine, viene realizzato un layout fisico, che verrà verificato e quindi inviato alla fabbricazione.
Grafico Y
Il grafico a Y di Gajski-Kuhn è un modello che cattura le considerazioni nella progettazione di dispositivi a semiconduttore.
I tre domini della carta Y di Gajski-Kuhn sono su assi radiali. Ciascuno dei domini può essere suddiviso in livelli di astrazione, utilizzando anelli concentrici.
Al livello più alto (anello esterno), consideriamo l'architettura del chip; ai livelli inferiori (anelli interni), perfezioniamo successivamente il design in un'implementazione più dettagliata -
La creazione di una descrizione strutturale da una comportamentale si ottiene attraverso processi di sintesi di alto livello o sintesi logica.
La creazione di una descrizione fisica da una strutturale si ottiene attraverso la sintesi del layout.
Gerarchia di progettazione-strutturale
La gerarchia di progettazione implica il principio di "Divide and Conquer". Non è altro che dividere l'attività in compiti più piccoli fino a quando non raggiunge il suo livello più semplice. Questo processo è più adatto perché l'ultima evoluzione del design è diventata così semplice che la sua produzione diventa più facile.
Possiamo progettare il compito dato nel dominio del processo del flusso di progettazione (comportamentale, strutturale e geometrico). Per capirlo, facciamo un esempio di progettazione di un sommatore a 16 bit, come mostrato nella figura seguente.
Qui, l'intero chip del sommatore a 16 bit è diviso in quattro moduli di sommatori a 4 bit. Inoltre, dividendo il sommatore a 4 bit in sommatore a 1 bit o mezzo sommatore. L'aggiunta di 1 bit è il processo di progettazione più semplice e il suo circuito interno è anche facile da fabbricare sul chip. Ora, collegando tutti gli ultimi quattro sommatori, possiamo progettare un sommatore a 4 bit e andando avanti, possiamo progettare un sommatore a 16 bit.
