El proceso de desarrollo de circuitos integrados para aplicaciones específicas
El desarrollo de circuitos integrados para aplicaciones específicas se puede dividir en tres eslabones principales: diseño, procesamiento y prueba. Pero es más distintivo debido a sus diversas funciones. 1) El propósito del diseño funcional es preparar el diseño de circuitos, utilizar funciones del sistema para la implementación del sistema y facilitar el diseño jerárquico a nivel de sistema, circuito y componente.
2) El resultado del diseño lógico es proporcionar una estructura lógica que cumpla con las relaciones lógicas requeridas por los bloques funcionales. Se implementa mediante circuitos a nivel de puerta o circuitos de módulos funcionales, y se expresa en tablas, fórmulas booleanas o lenguajes específicos.
3) El propósito del diseño del circuito es determinar la estructura del circuito (relación de conexión de los componentes) y las características de los componentes (valores de los componentes, parámetros del transistor) para cumplir con las características funcionales requeridas del circuito, teniendo en cuenta el voltaje de la fuente de alimentación. cambios, temperatura Cambios de rendimiento provocados por variaciones y errores de fabricación.
4) El diseño del trazado sirve directamente al proceso de fabricación. Determina la configuración de componentes y módulos funcionales en el chip según el diagrama de circuito lógico o el diagrama de circuito electrónico, así como las rutas de conexión entre ellos. Para guardar el área del chip, se deben comparar múltiples soluciones hasta que estén satisfechas.
5) La verificación es el proceso de utilizar sistemas de diseño asistido por computadora para diseñar funciones, lógica y diseño de circuitos, y para analizar posibles retrasos y fallas en productos reales. Modifique los parámetros de diseño según el análisis de simulación.
Para esforzarnos por lograr el éxito de la primera producción del producto, los resultados deben compararse y optimizarse repetidamente en cada etapa del trabajo de diseño para obtener los mejores resultados de diseño. Generalmente se puede dividir en diseño totalmente personalizado y diseño semipersonalizado. El primero consiste en completar cada etapa del diseño en secuencia de acuerdo con el proceso que se muestra en la figura, mientras que el segundo consiste en utilizar los resultados existentes en una determinada etapa del diseño para realizar un diseño más eficaz. Por ejemplo, el diseño semipersonalizado de circuitos modulares que ya tienen una estructura de diseño razonable y han demostrado ser prácticos mediante el uso real puede ahorrar tiempo de diseño o fabricación. El método de celda estándar, el método de matriz de puertas y el método de matriz lógica programable son métodos comunes para usar circuitos modulares para diseños semipersonalizados.
En los sistemas de diseño asistido por computadora, cuanto más ricas sean las unidades básicas desarrolladas en forma de bibliotecas de circuitos unitarios y bibliotecas de macrocélulas, más propicio será el diseño de circuitos. Estas bibliotecas incluyen puertas básicas, flip-flops, decodificadores, circuitos centrales de microprocesadores, ROM, RAM y módulos de circuitos analógicos. Por lo general, la descripción de la unidad de biblioteca incluye nombre, función, expresión booleana, diagrama lógico, diagrama de circuito, parámetros eléctricos, marco de diseño, puertos de entrada y salida y estructura de diseño, etc. Los procesos básicos de los circuitos integrados de aplicaciones específicas son CMOS, bipolares, BiCMOS, etc. BiCMOS es un proceso híbrido que tiene las características duales de bipolar y CMOS, lo que facilita una mayor velocidad de funcionamiento, un menor consumo de energía, una mayor integración y circuitos híbridos analógico-digitales. El uso de material semiconductor de arseniuro de galio (GaAs) no sólo aumenta la velocidad de funcionamiento del circuito, sino que también reduce el consumo de energía.
A medida que las funciones requeridas se vuelven cada vez más complejas, el tamaño del dispositivo disminuye gradualmente y el número de pines aumenta para cumplir con los requisitos de número de cables, volumen y rendimiento de disipación de calor. el ASIC ha automatizado el proceso de unión del chip y de los cables internos, y el dispositivo Para cumplir con los requisitos de conveniencia al instalar la placa de circuito impreso, procesos de empaquetado como una carcasa cuadrada con cables en los cuatro lados o dos filas de cables externos dispuestos Se utilizan uno al lado del otro. Para los sistemas electrónicos que requieren ensamblaje de alta densidad y son resistentes a fuertes vibraciones y ambientes hostiles de temperatura y humedad, se han utilizado embalajes portadores de chips y embalajes de unión automática tipo cinta para mejorar la automatización de sus operaciones de instalación en placas de circuito impreso de tamaño reducido. y peso.
Los circuitos integrados especiales también adoptan tecnología de múltiples chips, utilizando una variedad de procesos y tecnologías de circuitos para preparar chips individuales, lo que facilita el diseño, fabricación y prueba de circuitos integrados especiales multifuncionales. Los circuitos integrados para aplicaciones específicas requieren que los diseñadores de circuitos participen estrechamente en las pruebas, y los planes y métodos de prueba de productos deben considerarse desde el comienzo del diseño del circuito. El diseño de pruebas es un contenido de diseño importante en el desarrollo de circuitos integrados para aplicaciones específicas.
Al diseñar el circuito, diseñe algunos circuitos de prueba automática adicionales e intégrelos en el mismo chip con el circuito funcional diseñado. Una vez procesado el chip, estos circuitos adicionales completan automáticamente la prueba de funcionamiento del chip con el apoyo del software. Este método de prueba prueba los nodos internos sin restricciones y puede funcionar sincrónicamente con el circuito bajo prueba, lo que mejora la calidad de la prueba y ahorra tiempo.
El método de prueba tradicional sigue siendo un método principal utilizado en la producción de circuitos integrados para aplicaciones específicas. Se espera que la excitación de entrada, el muestreo de respuesta de salida y el control del proceso de prueba se realicen en una prueba automática. equipo, de lo contrario será difícil hacer frente a las pruebas continuas. Tamaño y funcionalidad ampliados del circuito.
Los defectos de material, las desviaciones en el procesamiento, el entorno de trabajo severo y especialmente los errores de diseño causarán fallas en el circuito. Los diseñadores de circuitos utilizan sistemas de diseño asistidos por computadora para simular posibles fallas durante el proceso de diseño del circuito, analizar los atributos de las fallas, detectar y determinar las ubicaciones de las fallas para mejorar el diseño del circuito y facilitar la detección de estas fallas durante el proceso de producción.