Circuitos vlsi (4º curso) TEMA 2. METODOLOGÍAS DE DISEÑO Dr. José Fco. López Desp. 307, Pab. A circuitos vlsi

Circuitos vlsi (4º curso) Índice Introducción Metodologías de diseño Diseño personalizado Diseño semipersonalizado

Circuitos vlsi (4º curso) Introducción 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 Pentium IV 42 millones de ttores Intel ttores

Circuitos vlsi (4º curso) Introducción 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.

Circuitos vlsi (4º curso) Fuente: Sematech 1997 Complejidad del diseño Vs productividad del diseño 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… Introducción

Circuitos vlsi (4º curso) Metodologías de diseño Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado en matrices Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

Circuitos vlsi (4º curso) Intel Pentium IV 42 millones de ttores Intel ttores PERSONALIZADO SEMIPERSONALIZADO Metodologías de diseño

Circuitos vlsi (4º curso) Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado en matrices Celdas estándar macroceldas Matrices de puertas FPGAs Cuando las prestaciones o la densidad del diseño tienen una 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

Circuitos vlsi (4º curso) Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado 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

Circuitos vlsi (4º curso) Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado 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

Circuitos vlsi (4º curso) Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado en matrices Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs Metodologías de diseño

Circuitos vlsi (4º curso) Módulo funcional (RAM, sumador, multiplicador…) Celda lógica Celda de paso Canal de interconexión Metodologías de diseño

Circuitos vlsi (4º curso) Metodologías de diseño

Circuitos vlsi (4º curso) Metodologías de diseño

Circuitos vlsi (4º curso) Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado en matrices Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs Metodologías de diseño

Circuitos vlsi (4º curso) 256  32 SRAM Metodologías de diseño

Circuitos vlsi (4º curso) Multiplicador 8  8 Metodologías de diseño

Circuitos vlsi (4º curso) Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado en matrices Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs Metodologías de diseño

Circuitos vlsi (4º curso) Ejemplo de matriz de puertas Celda primitiva de matriz de puertas Celda programada implementando una NOR de 4 entradas Metodologías de diseño

Circuitos vlsi (4º curso) Matriz de puertas Metodologías de diseño

Circuitos vlsi (4º curso) Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado en matrices Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs Metodologías de diseño

Circuitos vlsi (4º curso) antifuse polysiliconONO 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

Circuitos vlsi (4º curso) Metodologías de diseño

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales 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 Pentium IV 42 millones de ttores Intel ttores

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales 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.

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales Fuente: Sematech 1997 Complejidad del diseño Vs productividad del diseño

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales 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…

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado en matrices Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales Intel Pentium IV 42 millones de ttores Intel ttores PERSONALIZADO SEMIPERSONALIZADO

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado en matrices Celdas estándar macroceldas Matrices de puertas FPGAs Cuando las prestaciones o la densidad del diseño tienen una 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.

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado 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

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado 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

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado en matrices Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales Módulo funcional (RAM, sumador, multiplicador…) Celda lógica Celda de paso Canal de interconexión

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado en matrices Celdas estándar Macroceldas 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

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado en matrices Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales Ejemplo de matriz de puertas Celda primitiva de matriz de puertas Celda programada implementando una NOR de 4 entradas

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales Matriz de puertas

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales Métodos e implementación de circuitos digitales PersonalizadoSemipersonalizado Basado en CeldasBasado en matrices Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales antifuse polysiliconONO 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

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales

Circuitos vlsi (4º curso) Estrategias de implementación para circuitos digitales