Mikroelektronikai tervezés

Hasonló dokumentumok
Integrált áramkörök/6 ASIC áramkörök tervezése

Standard cellás tervezés

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

VIII. BERENDEZÉSORIENTÁLT DIGITÁLIS INTEGRÁLT ÁRAMKÖRÖK (ASIC)

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Laborgyakorlat 3 A modul ellenőrzése szimulációval. Dr. Oniga István

LOGIKAI TERVEZÉS. Előadó: Dr. Oniga István

Digitális eszközök típusai

Elvonatkoztatási szintek a digitális rendszertervezésben

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

8.3. AZ ASIC TESZTELÉSE

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

5. KOMBINÁCIÓS HÁLÓZATOK LEÍRÁSÁNAK SZABÁLYAI

1. A VHDL mint rendszertervező eszköz

LOGIKAI TERVEZÉS HARDVERLEÍRÓ NYELVEN. Előadó: Dr. Oniga István

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

DIGITÁLIS TECHNIKA. Szabó Tamás Dr. Lovassy Rita - Tompos Péter. Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar LABÓRATÓRIUMI ÚTMUTATÓ

10. EGYSZERŰ HÁLÓZATOK TERVEZÉSE A FEJLESZTŐLAPON Ennél a tervezésnél egy olyan hardvert hozunk létre, amely a Basys2 fejlesztőlap két bemeneti

Hardver leíró nyelvek (HDL)

Digitális technika VIMIAA01 9. hét Fehér Béla BME MIT

Digitális technika VIMIAA01 9. hét

Digitális elektronika gyakorlat. A VHDL leírástípusok

Előadó: Nagy István (A65)

Bev Be e v z e e z t e ő t az ISE re r nds nds e z r e használatához

TERVEZŐRENDSZER ÉS OKTATÓPROGRAM FELHASZNÁLÓI KÉZIKÖNYV

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

Végh János Bevezetés a Verilog hardver leíró nyelvbe INCK??? előadási segédlet

Integrált áramkörök/5 ASIC áramkörök

ÁRAMKÖRÖK SZIMULÁCIÓJA

Integrált áramkörök/3 Digitális áramkörök/2 CMOS alapáramkörök Rencz Márta Ress Sándor

MEMS eszközök redukált rendű modellezése a Smart Systems Integration mesterképzésben Dr. Ender Ferenc

Digitális Technika. Dr. Oniga István Debreceni Egyetem, Informatikai Kar

Nagy Gergely április 4.

III. Alapfogalmak és tervezési módszertan SystemC-ben

Rendszerszintű tervezés: SystemC I.

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 1

Mikroelektronikai tervezés tantermi gyakorlat

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 1

Elektronika, 5. gyakorlat: algoritmikus C szintézis

Újrakonfigurálható eszközök

2. Elméleti összefoglaló

Digitális Technika. Dr. Oniga István Debreceni Egyetem, Informatikai Kar

ELŐADÁS SZÁMÍTÓGÉP MŰKÖDÉSE FIZIKA ÉS INFORMATIKA

Modellező eszközök, kódgenerálás

11. KÓDÁTALAKÍTÓ TERVEZÉSE HÉTSZEGMENSES KIJELZŐHÖZ A FEJLESZTŐLAPON

Elektronika laboratóriumi mérőpanel elab panel NEM VÉGLEGES VÁLTOZAT! Óbudai Egyetem

1. DIGITÁLIS TERVEZÉS PROGRAMOZHATÓ LOGIKAI ÁRAMKÖRÖKKEL (PLD)

Frekvenciaosztó áramkörök

FANUC Robotics Roboguide

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

DIGITÁLIS TECHNIKA I

Logi-termikus szimuláció sztenderd tervező rendszerekben

A szoftverfejlesztés eszközei

Programozási segédlet DS89C450 Fejlesztőpanelhez

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 4

Benedek Zsolt előadása I.

KAPCSOLÁSI RAJZ KIDOLGOZÁSA

A PET-adatgy informatikai háttereh. Nagy Ferenc Elektronikai osztály, ATOMKI

Layout reprezentációk

CAD Rendszerek I. Sajátosság alapú tervezés - Szinkron modellezés

a CELLIB cellakönyvtár kezelő programról a mikroelektronikai tervezés céljára

5-03 SZÁMÍTÓGÉPPEL SEGÍTETT TERVEZÉS

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 4

Mikrorendszerek tervezése

Programozás és digitális technika II. Logikai áramkörök. Pógár István Debrecen, 2016

Kombinációs áramkörök modelezése Laborgyakorlat. Dr. Oniga István

Joint Test Action Group (JTAG)

PWM elve, mikroszervó motor vezérlése MiniRISC processzoron

Digitális elektronika gyakorlat

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. A Verilog HDL II. Nagy Gergely. Elektronikus Eszközök Tanszéke (BME) szeptember 26.

Hardveres trójai vírusok ASIC és FPGA áramkörökben

USB I/O kártya. 12 relés kimeneti csatornával, 8 digitális bemenettel (TTL) és 8 választható bemenettel, mely analóg illetve TTL módban használható.

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Áramkörök elmélete és számítása Elektromos és biológiai áramkörök. 3. heti gyakorlat anyaga. Összeállította:

Integrált áramkörök/2 Digitális áramkörök/1 MOS alapáramkörök. Rencz Márta Ress Sándor Elektronikus Eszközök Tanszék

Újrakonfigurálható technológiák nagy teljesítményű alkalmazásai

A/D és D/A konverterek vezérlése számítógéppel

Laboratóriumi műszerek megvalósítása ARM alapú mikrovezérlővel és Linux-szal

Kombinációs hálózatok és sorrendi hálózatok realizálása félvezető kapuáramkörökkel

A LOGSYS GUI. Fehér Béla Raikovich Tamás, Laczkó Péter BME MIT FPGA laboratórium

SIRIUS SOROZAT. On-line UPS kva egy/egy fázisú és három/egy fázisú kva és kva három/három fázisú

-Laboratórium. Elektronikai Technológia szakirány BSC. Laborvezető: Bolvári Zsolt

3. A DIGILENT BASYS 2 FEJLESZTŐLAP LEÍRÁSA

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

ZP 120LCD UPS. Minőségi Energiaforrás. on-line IPARI ALKALMAZÁSOK ELECTRO-MEDICAL BERENDEZÉSEK BIZTONSÁGI BERENDEZÉSEK

Automatizálási Tanszék

Elektronikai tervezés Dr. Burány, Nándor Dr. Zachár, András

PAL és s GAL áramkörök

Logi-termikus szimuláció sztenderd tervező rendszerekben

Analóg-digitális átalakítás. Rencz Márta/ Ress S. Elektronikus Eszközök Tanszék

Operációs rendszerek MINB240 V2+2+0

Operációs rendszerek MINB240 V kredit KF Nagyváradi Anett 0. előadás Bevezetés

1. Kombinációs hálózatok mérési gyakorlatai

LOGIKAI TERVEZÉS. Előadó: Dr. Oniga István Egytemi docens

Nyolcbites számláló mintaprojekt

A DIGITÁLIS ELEKTRONIKA OKTATÁSÁBAN SIMULATION IN TEACHING OF DIGITAL ELECTRONICS. BALÁSHÁZI BÉLA főiskolai adjunktus VERES GYÖRGY főiskolai adjunktus

Egyszerű mikroprocesszor RTL modellek (VHDL)

Átírás:

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke Mikroelektronikai tervezés Tervezőrendszerek

Egy kis történelem Hogyan is terveztek digitális IC-t pl. az 1970-es években? MOS Technology 6502 16μm csíkszélesség, kb. 1..2MHz-es órajel, NMOS technológia 3510 tranzisztor, 21mm 2 chip, 5V tápfeszültség, 16bites címbusz, 8 bites működés. (összesen 5 regiszter A, X, Y, SP, PC) Ára: $25 (megtudnánk csinálni modern eszközökkel kb. 7000 tranzisztorból?) Kézzel tervezett mikroprocesszor Legendás számítógépekben használták Commodore 64 ( 6510, +6 I/O port.), Apple II. stb.

A sötét középkor Digitális tervezés Szimulátorok nélkül, vagy kezdetleges in-house szimulátorokkal Kapuszinten Kapuk tervezése kockás papír Áramköri és layout szinten. Látható, hogy standard cellás a tervezés Maszkok előállítása rubilith fólia, késsel vagdosva. Majd optikai módon kicsinyítve. DRC/LVS Ember által

Reprezentációs szintek digitális tervezés esetén Szint Reprezentáció Szimulátor Rendszerszintű tervezés (ESL) RTL szintű leírás Strukturális leírás Fizikai tervezés forráskód, a rendszer leírása valamilyen, erre alkalmas nyelv segítségével. forráskód, a hardvert és a kiválasztott architektúrát egyértelműen meghatározó, szintetizálható HDL HDL forráskód, a technológiában rendelkezésre álló kapuk és összeköttetéseik Layout, valamilyen geometriai leíró nyelven Rendszerszintű szimulátor Logikai szimulátor Logikai szimulátor Áramköri szimulátor

A (mikro)elektronikai cad avagy EDA (electronic design automation) adatbázisok: az IC adott tervezési fázisnak megfelelő reprezentációi (pl. HDL, kapcsolási rajz, layout) szimulációs programok: egy adott reprezentációban a működés vizsgálatára (pl. tranzisztor szintű szimuláció, logikai szimuláció, stb.) editorok: egy adott reprezentáció kézi létrehozására (pl. áramkör editor, layout editor) automatikus konverterek a reprezentációk között: szintézis: magasabb szint alacsonyabb szint visszafejtés: alacsonyabb szint magasabb szint

A felsorolt elemek nem utalnak semmiféle realizációs módszerre! Ez miért lehetséges? IC technológiák tervezése alkalmazás tervezés élesen szétválasztva. Kapocs közöttük: tervezési szabályok, eszközparaméterek Ennek milyen következményei vannak? Nyílt tervezőrendszerek lehetségesek (ugyanaz a szoftver tetszőleges technológiára, realizációs módra). Tetszőleges eszköz használható, bármelyik gyártó tervezőrendszerébe beépíthető egy másik gyártó/vagy saját eszköz, több kevesebb munka befektetésével Tetszőleges technológiára tervezhetünk, ha beszereztük az ún. PDK-t. Process Design KIT

Az adatbázis reprezentációja Ipari standard formátumok Pl. netlist spice formátumú netlist Cellakönyvtár TLF (timing library format) Layout GDS2 LEF library exchange format Open Access Formátum (.oa) Ipari standard, a nagy gyártók megegyezésén alapul. Folyamatos az áttérés

Tervezőrendszerek elemei Áramkörbevitel HDL (Verilog, VHDL stb.) viselkedési leírás (Verilog, VHDL, SystemC, C, bármi ) strukturális leírás (Verilog, VHDL) Grafikus megadás (strukturális) Szimuláció (minden absztrakciós szinten) rendszer, kapu szintű logikai, áramköri megjelenítő eszközök koncepcionális tervezés, fizikai tervek ellenőrzése Szintézis (átjárás az egyes absztrakciós szintek között) Magas szintű szintézis Viselkedési leírás RTL leírás Logikai szintézis RTL leírás strukturális leírás Layout szintézis Strukturális leírás maszkok leírása

Editorok Text editor Ez minden szinten működik Ugyanis mind a szimulátorok, mind a szintézerek alapvetően stdin/stdout programozási modellt követik Bár a tervezőrendszerek belső ábrázolása bináris adatbázis, az eszközök általában szöveges leírásból dolgoznak, a konverterek rendelkezésre állnak. A GUI nagyon sok esetben tulajdonképpen szövegfile-okat állít elő Ez nagy előny akkor, ha kézzel javítjuk ki a hibásan működő GUI-t. Vagy az ismétlődő munka jól scriptelhető! Egyes szintekhez léteznek vizualizációs eszközök a tervező termelékenységet segíti Kódkiegészítés, szintaxis kiemelés és ellenőrzés. Kódlefedettség Automatikus tesztgenerálás Gyakran használt elemek, pl. állapotgép vizuális megjelenítése és szerkesztése

Editorok Sémaszerkesztő (a továbbiakban schematic editor) Kapcsolási rajzok ill. blokkok bevitele, megtekintése, szerkesztése Hierarchikus tervezést támogatja Szimbólumok, többlapos tervek stb. Layout editor Feladat: alapvetően geometriai alakzatok létrehozása különböző rétegeken (ez azért nem túl barátságos) parametrikus makrók állnak rendelkezésre pl. egy tranzisztor layout elkészítéséhez. A schematic alapján segítséget ad az összeköttetések megvalósításához. (kvázi) automatikusan elhelyezi az alkatrészeket. (főleg, ha a kapcsolási rajzon biz. kényszereket megadtunk. ez leginkább analóg tervezés esetén fontos. Egyéb, kiegészítő eszközök, pl. tranzisztorok összevonása, több rétegből álló ún. multipart path pl. guard ring elkészítése stb.

Szintézerek - HLS Bemenet magas szintű leírás C, SystemC, SystemVerilog, VHDL, Matlab kód stb. Technológia file Nem valódi kapuk, hanem csak információ, hogy az egyes nyelvi szerkezetek leképezése mennyibe kerül Kényszerek Interface Architektúra választás Időzítés, erőforrás használat (terület), teljesítmény (ezen a szinten BECSÜLT értékek) Kimenet: RTL szintű leírás Verilog vagy VHDL választhatóan.

Szintézer logikai szintézis Bemenet RTL kód A cellakönyvtár leírása (hdl nyelven) A cellakönyvtár időzítési és teljesítményadatai Kimenet Strukturális HDL, ami már csak a cellakönyvtárbeli elemeket tartalmazza. (valójában ez már netlistnek tekinthető) Kényszerek: Időzítés, terület, teljesítmény (alapesetben becsült) Együtt tud működni a fizikai elhelyezést végző layout szintézis eszközzel, így jobb minőségű kimenetet szolgáltat.

Szintézer layout szintézis Bemenet Struktúrált hdl leírás A cellakönyvtár layoutja Technológia szabályok rendelkezésre álló huzalozási rétegek Kimenet Layout Kényszerek Pin elrendezés Floorplan Oszlopok, sorok, táp Órajel elosztó hálózat

Ellenőrző eszközök DRC - Design rule check Geometriai szabályok Megvalósítható alakzatok és viszonyaik Elektromos szabályok (ERC) Áramterhelhetőség ESD, I/O Szubsztrátkontaktusok, lebegő gate stb. DFM szabályok Gyárthatóság/ jó kihozatal LVS (layout vs. schematic) Layout -> kapcsolási rajz + paraziták

A design kit tartalma Tulajdonképpen minden konfigurációs és modell file, amire az eddig felsorolt eszközöknek szüksége van. Áramkör bevitel és szimuláció A technológiában rendelkezésre álló alkatrészek Szimbóluma Áramköri modellje, különböző feltételek mellett. Ezek az ún. design corner-ek Typical mean, Worst case power, Worst case speed, Worst noise Különböző szimulátorokhoz Analóg tervezés esetén a modell pontosságán múlik minden Logikai szintézishez A cellakönyvtár hdl leírása A cellakönyvtár időzítései különböző feltételek mellett. az ún. tlf (timing library format) file.

A TLF A standard cellakönyvtár áramköri szimulációjával állítják elő. Gyorsan számítható modellek Késleltetésre Fogyasztásra A kimeneti meredekségre A bemeneti jel meredeksége és a terhelés ( wire load modellt alkalmaz, tehát kapacitás) függvényében. A kapu minden egyes jelútjára. Általában egy táblázat, a közbenső értékeket interpolációval határozzák meg.

A design kit tartalma A layout szintézishez A rétegek leírása A cellakönyvtár elemeinek layoutja (vagy layout absztraktja) A huzalozási rétegek tulajdonságai Standard cellakönyvtár Szimbólum Kapcsolási rajz, visszafejtett parazitákkal Layout Az ellenőrző eszközök számára Tervezési szabályok különböző DRC programoknak Visszafejtési szabályok

Tervezőrendszerek Főbb gyártók (abc sorrendben) Cadence Design Systems Mentor Graphics Synopsys Sok kisebb cég árul olyan eszközöket, amelyek beilleszthetőek a nyílt tervezőrendszerekbe Főbb platformok (történelmi okokból) Unix Solaris / HP UX / AIX Enterprise Linux (RHEL, SLED) Windows