Projeto VLSI - Sistema Digital

A integração em grande escala (VLSI) é o processo de criação de um integrated circuit (IC) combinando milhares de transistorsem um único chip. VLSI começou na década de 1970 quando complexosemiconductor e communicationtecnologias estavam sendo desenvolvidas. omicroprocessor é um dispositivo VLSI.

Antes da introdução da tecnologia VLSI, a maioria dos ICs tinha um conjunto limitado de funções que podiam executar. Aelectronic circuit pode consistir em um CPU, ROM, RAM e outro glue logic. O VLSI permite que os designers de IC adicionem tudo isso em um único chip.

A indústria eletrônica alcançou um crescimento fenomenal nas últimas décadas, principalmente devido aos rápidos avanços em tecnologias de integração em grande escala e aplicações de design de sistemas. Com o advento dos projetos de integração de muito grande escala (VLSI), o número de aplicações de circuitos integrados (ICs) em computação de alto desempenho, controles, telecomunicações, processamento de imagem e vídeo e produtos eletrônicos de consumo tem aumentado em um ritmo muito rápido.

As tecnologias de ponta atuais, como vídeo de alta resolução e baixa taxa de bits e comunicações celulares, fornecem aos usuários finais uma quantidade maravilhosa de aplicativos, poder de processamento e portabilidade. Espera-se que essa tendência cresça rapidamente, com implicações muito importantes no projeto de VLSI e no projeto de sistemas.

Fluxo de Projeto VLSI

O fluxo do projeto dos circuitos VLSI IC é mostrado na figura abaixo. Os vários níveis de design são numerados e os blocos mostram processos no fluxo de design.

As especificações vêm primeiro, elas descrevem de forma abstrata a funcionalidade, a interface e a arquitetura do circuito IC digital a ser projetado.

A descrição comportamental é então criada para analisar o design em termos de funcionalidade, desempenho, conformidade com determinados padrões e outras especificações.

A descrição RTL é feita usando HDLs. Esta descrição RTL é simulada para testar a funcionalidade. A partir daqui, precisamos da ajuda das ferramentas EDA.

A descrição RTL é então convertida em uma netlist de nível de porta usando ferramentas de síntese lógica. Uma netlist gatelevel é uma descrição do circuito em termos de portas e conexões entre eles, que são feitas de forma que atendam às especificações de tempo, potência e área.

Por fim, é feito um layout físico, que será verificado e enviado para fabricação.

Y Chart

O gráfico Y de Gajski-Kuhn é um modelo que captura as considerações no projeto de dispositivos semicondutores.

Os três domínios do gráfico Y de Gajski-Kuhn estão em eixos radiais. Cada um dos domínios pode ser dividido em níveis de abstração, usando anéis concêntricos.

No nível superior (anel externo), consideramos a arquitetura do chip; nos níveis inferiores (anéis internos), refinamos sucessivamente o projeto em uma implementação mais detalhada -

A criação de uma descrição estrutural a partir de uma descrição comportamental é obtida por meio dos processos de síntese de alto nível ou síntese lógica.

A criação de uma descrição física a partir de uma estrutural é obtida por meio da síntese do layout.

Hierarquia de projeto - estrutural

A hierarquia de design envolve o princípio de "Dividir para conquistar". Nada mais é do que dividir a tarefa em tarefas menores até que ela atinja seu nível mais simples. Este processo é mais adequado porque a última evolução do design se tornou tão simples que sua fabricação se tornou mais fácil.

Podemos projetar a tarefa dada no domínio do processo de fluxo de projeto (comportamental, estrutural e geométrico). Para entender isso, vamos dar um exemplo de projeto de um somador de 16 bits, conforme mostrado na figura abaixo.

Aqui, todo o chip do somador de 16 bits é dividido em quatro módulos de somadores de 4 bits. Além disso, dividindo o somador de 4 bits em somador de 1 bit ou meio somador. A adição de 1 bit é o processo de design mais simples e seu circuito interno também é fácil de fabricar no chip. Agora, conectando todos os últimos quatro somadores, podemos projetar um somador de 4 bits e, seguindo em frente, podemos projetar um somador de 16 bits.