CIRCUITOS DIGITALES Profesor: Hernán Benítez index.htm#Latest%20Developments

Presentación del tema: "CIRCUITOS DIGITALES Profesor: Hernán Benítez index.htm#Latest%20Developments"— Transcripción de la presentación:

1 CIRCUITOS DIGITALES Profesor: Hernán Benítez hbenitez@puj.edu.co http://www2.eng.cam.ac.uk/~dmh/4b7/resource/ index.htm#Latest%20Developments http://www.bell-labs.com/news/1999/november/15/1.html

2 OBJETIVOS Analizar el proceso de fabricación de circuitos VLSI Brindar los conocimientos necesarios para reconocer la importancia y estar en capacidad de aplicar herramientas de diseño, verificación y prueba a sistemas digitales complejos Establecer los criterios que permitan modelar un sistema digital en diferentes niveles de abstracción Aplicar esas ideas al modelamiento basado en VHDL Entender la importancia de vincular los aspectos de Verificación y Diseño para Verificabilidad en el desarrollo de sistemas digitales

3 CONOCIMIENTOS PREVIOS Electrónica Digital Arquitectura de computadores Transistores MOSFET Programación en lenguaje C VHDL

4 METODOLOGÍA 32 sesiones (2 por semana) ‏ Clases magistrales Sesiones exámenes parciales Asesorías al proyecto final Monitorías

5 LIBROS GUÍAS Abramovici, Breuer y Friedman, Digital Systems Testing and Testable Design, AT&T Bell Laboratories and W.H. Freeman and Company, 1990 Pardo y Boluda, VHDL. Lenguaje para síntesis y modelado de circuitos, Alfaomega, 2000 Uyemura, John, Physical Design of CMOS Integrated Circuits Using L-Edit, PWS Publishing Co, 1995

6 EVALUACIÓN Evaluación parcial I 25 % Evaluación parcial II 25 % Laboratorios 20 % Proyecto 30%

7 EXÁMENES PARCIALES Son teóricos y de forma de selección múltiple Buscan establecer el dominio conceptual y de abstracción que se posee sobre los temas dados.

8 LABORATORIOS Complementan la teoría expuesta en las clases magistrales Permiten desarrollar habilidades prácticas en el uso de herramientas propias de la disciplina

9 PROYECTO FINAL Se debe entregar un cronograma de actividades en la semana 3.

10 TEMAS DE HOY: LEY DE MOORE EVOLUCIÓN DEL MICROPROCESADOR DEFINICION DE CI PROCESO DE FABRICACIÓN CONCEPTO DE CAPA Y MÁSCARA DOPADO DE ZONA GENERACIÓN DE CAPAS

11 LEY DE MOORE Tomado de: Moore’s Law Meet its match,R. Tummala, IEEE Spectrum, June 2006

12 EL PRIMER TRANSISTOR New York Times “A device called a transistor which has several applications in radio were a vaccum tube is ordinarily deployed, was demostrated for the firt time yesterday at Bell Telephone Laboratories, 463 West street, where it was invented” 23 December 1947 Fotos tomadas de: www.news.bbc.co.uk

13 EL PRIMER CIRCUITO INTEGRADO www.news.bbc.co.uk En 1958, Jack Kilby, un ingeniero eléctrico de Texas Instruments, se ingenió como reunir en un solo circuito varios elementos como transistores, resistores y capacitores junto con los cables conectores en una sola pieza de Germanio. Su primer prototipo fue una pieza delgada de Germanio de una pulgada de largo con cinco componentes conectados por pequeños alambres. Jack Kilby

14 EL MICROPROCESADOR 4004: Primer microprocesador de Intel El 4004 era de 4 bits y a 108 KHz y contenía 2300 transistores. La velocidad de este dispositivo de 1971 se estima en 0.06 MIPS (Millions of instructions per second) ‏

15 INTEL 8086/8088 IBM PC 1971: Microprocesador 8086/8088 ‘Cerebro’ del IBM PC. Este fue seguido en 1982 por el 80286, en el cual se basó el computador IBM PC/AT (Advanced Technology)

16 INTEL 80386 y 80486 El Intel 386 (1985) contenía 275.000 transistores. Este fue el primer Intel de 32 bits y en capacidad de hacer multitarea. El 486 fue significativamente más poderoso y fue el primero en ofrecer un coprocesador matemático.

17 INTEL PENTIUM El Intel Petium fue introducido en 1993 con la intención de permitir a los computadores interactuar con datos como habla, imágenes y sonido en tiempo real. El último Pentium II (1997) contiene 7.5 millones de transistores.

18 ESCALAMIENTO INTEL PENTIUM II El diseño original usaba MOSFET con L=0.8 μm Velocidad limitada a fclk = 66 MHz 33 V5 VVoltaje 100 MHz66 MHzVelocidad máxima 163 mm 2 284 mm 2 Área del chip 0.6 μ m 0.8 μ mDimensión L

19 DEFINICIÓN DE CI Su definición puede enfocarse como: Sistema digital Sistema electrónico Sistema físico

20 Como sistema digital Conjunto de elementos como: Compuertas Celdas Macroceldas unidos internamente y con el entorno mediante terminaciones o PADs y que realizan operaciones booleanas.

21 Como sistema electrónico Conjunto de elementos como: Transistores Resistencias Condensadores que forman redes electrónicas con algunos retardos con circuitos RC parásitos.

22 Como sistema físico Conjunto de capas de: Silicio Polisilicio Metal separadas por capas aislantes y ocasionalmente atravesadas por conductores.

23 Semilla de Silicio puro Crecimiento de un cilindro (10 cm de espesor por 1 m de alto) ‏ Se cortan las obleas 250μm de espesor Sobre cada oblea se fabrican miles de CI PROCESO DE FABRICACIÓN

24 Proceso de fabricación http://jas2.eng.buffalo.edu/applets/education/fab/ NMOS/nmos.html Flujo de diseño http://larc.ee.nthu.edu.tw/~tyc/vlsiclass/chap1/nod e1.htm APPLETS EN INTERNET

25 MOSIS Es un servicio de producción de CI a bajo costo volúmenes pequeños. Útil para investigación y para instituciones educativas www.mosis.org Ej: Implante retinal desarrollado en el MIT. Theogarajan et al, Minimally invasive retinal Process, Proceedings international Solid State Circuits conference 2006.

26 FIN DE LA CLASE