Pengantar Teknologi ASIC | Berbagai Jenis, Alur Desain, Aplikasi

Dalam tutorial ini, kita akan melihat pengenalan dasar ASIC, apa saja jenis teknik desain ASIC, alur desain ASIC, aplikasi, dan banyak lagi. Garis Besar PendahuluanSejarah Singkat ASICApa saja Jenis ASIC yang Berbeda?Semi ASIC Full-Custom -Custom ASICGate Array ASICStandard Cell based ASICAlur DesainAplikasiPengenalan Dalam arti luas, Sirkuit Terpadu Khusus Aplikasi atau ASIC dapat didefinisikan sebagai sirkuit terintegrasi yang disesuaikan untuk aplikasi tertentu atau penggunaan akhir daripada menggunakannya untuk tujuan umum. Beberapa contoh dasar ASIC adalah IC dalam DVD Player untuk memecahkan kode informasi pada cakram optik atau IC yang dirancang sebagai Charge Controller untuk baterai Lithium Ion. ASIC sangat berbeda dari IC standar lainnya seperti Mikroprosesor atau Memori karena dirancang untuk digunakan dalam berbagai aplikasi. Sebaliknya, ASIC hanya dapat digunakan dalam aplikasi yang dirancang khusus untuk dijalankan. Karena sifat khusus aplikasi dari ASIC, ASIC sering mengemas lebih banyak fungsi sekaligus berukuran kecil, mengonsumsi lebih sedikit daya, dan lebih sedikit menghabiskan panas bila dibandingkan dengan larutan IC standar. Perbedaan utama lainnya antara IC standar seperti Memories, misalnya dan ASIC adalah bahwa perancang ASIC dapat secara langsung menjadi pelanggan, yang mungkin memiliki gagasan yang lebih jelas tentang aplikasinya. Sejak awal 1980-an, dunia sirkuit terpadu telah sangat dipengaruhi oleh ASIC. Mereka bertanggung jawab atas perluasan industri semikonduktor, perubahan model bisnis sirkuit terpadu dan peningkatan signifikan dalam desain IC dan insinyur desain. ASIC juga memengaruhi seluruh ekosistem desain dan manufaktur semikonduktor seperti desain sistem, fabrikasi, dan proses manufaktur , pengujian dan pengemasan dan alat CAD. Sejarah Singkat ASIC Asal usul ASIC dapat ditelusuri kembali ke setidaknya 20 robekan sebelum pengembangan Masked ROM (Memori Hanya-Baca). Pada awal 1970-an, konsep Gerbang Array dan Sel Standar telah diperkenalkan tetapi selama 1980-an, teknologi ASIC mengambil tempat yang menonjol di pasar IC di seluruh Dunia. Selama periode inilah beberapa produsen dan vendor semikonduktor, terutama dari Jepang, mendominasi pasar ASIC dan dianggap sebagai Spesialis ASIC. Apa saja Jenis ASIC yang Berbeda? Sejarah desain dan teknologi ASIC dapat dicirikan oleh pertumbuhan dan evolusi berkelanjutan dari berbagai gaya desain ASIC. Secara statistik, ASIC gaya susunan gerbang berbasis CMOS adalah tipe yang dominan tetapi ada beberapa jenis desain ASIC lainnya. Pada dasarnya, semua ASIC dapat dikategorikan menjadi tiga jenis. Mereka adalah: Penuh – ASIC KustomSemi – ASIC Kustom IC yang Dapat Diprogram ASIC semi-kustom dibagi lagi menjadi desain berbasis Gerbang Array dan desain berbasis Sel. Gate Arrays dibagi lagi menjadi Channeled dan Channel-less Arrays sementara desain berbasis Cell dibagi lagi menjadi Standard Cell dan Macrocell. Datang ke Programmable ICs, semua Perangkat Logika Programmable seperti PAL, PLA, EPROM berbasis PLD (EPLD), EEPROM berbasis PLD (EEPLD), dan perangkat yang dapat diprogram lapangan seperti FPGA termasuk dalam kategori ini. Gambar berikut menunjukkan berbagai jenis ASIC dan juga sub-kategori di setiap jenis. Mari kita lihat secara singkat beberapa jenis ASIC yang penting. Full-Custom ASICDalam ASIC Kustom Penuh, semua sel logika, sirkuit, dan tata letak dirancang khusus untuk ASIC tertentu dari awal. Perancang dapat memilih desain ASIC kustom penuh hanya jika dia berpikir bahwa perpustakaan yang ada tidak cukup cepat atau sel logikanya tidak kecil atau konsumsi dayanya tinggi. Keuntungan utama ASIC kustom penuh dibandingkan desain IC lainnya adalah ini memberikan kinerja setinggi mungkin pada ukuran die sekecil mungkin. Tetapi kinerja tinggi dan ukuran kecil ini harus dibayar dengan peningkatan waktu desain, desain kompleks, dan biaya keseluruhan dari IC itu sendiri. Beberapa ASIS kustom penuh yang paling umum adalah Mikroprosesor, Memori, Prosesor Analog, Perangkat Komunikasi Analog / Digital, Sensor, Transduser, IC tegangan tinggi untuk Mobil, dll.Berikut ini adalah contoh desain gerbang NAND 2-input berbasis CMOS, di mana setiap lapisan ditentukan.ASICSemi-KustomUntuk mempersingkat waktu desain dan mengurangi biaya kustomisasi penuh ASIC, banyak pendekatan desain lainnya telah dikembangkan dan ini disebut sebagai Desain ASIC Semi-Kustom. Biasanya, tingkat hierarki terendah yang terlibat dalam desain semi-kustom adalah tingkat logika atau tingkat gerbang. Ini berbeda dengan pekerjaan kustom penuh, di mana desain dan tata letak masing-masing transistor mungkin terlibat. Seperti yang disebutkan sebelumnya, desain ASIS semi-kustom dapat dibagi lagi menjadi Gerbang Array dan Sel Standar. Mari kita lihat sedikit tentang tipe ini.Gate Array ASIC Di ASIC berbasis Gate Array, transistor tipe p dan n telah ditentukan sebelumnya pada wafer silikon sebagai array. Berdasarkan desain dari pelanggan dan interkoneksi yang diperoleh dari desain, vendor silikon menyediakan wafer dasar ini. Oleh karena itu, wafer dasar khusus untuk pelanggan karena dirancang berdasarkan koneksi yang disediakan pelanggan antara transistor dari susunan gerbang. Larik gerbang dibagi lagi menjadi dua jenis yang disebut Larik Gerbang Tersalur dan Larik Gerbang Tanpa Saluran. Dalam susunan gerbang tersalurkan, interkoneksi antara sel logika dilakukan di dalam saluran yang telah ditentukan sebelumnya antara baris sel logika. Dalam hal susunan gerbang tanpa saluran, koneksi dibuat pada lapisan logam atas di atas sel logika. ASIC berbasis Sel Standar ASIC berbasis Sel Standar menggunakan sel logika yang telah dirancang sebelumnya seperti Gerbang, Multiplekser, Flip-flop, Adder, dll. Sel logika ini dikenal sebagai Sel Standar yang sudah dirancang dan disimpan di perpustakaan. Pustaka ini diimpor ke alat CAD dan desain dapat dilakukan menggunakan komponen pustaka sebagai input. Biasanya, desain berbasis Sel Standar diatur sebagai deretan sel dengan tinggi konstan pada chip, seperti deretan batu bata. Ketika dikombinasikan dengan komponen tingkat logika, desain berbasis sel standar dapat digunakan untuk mengimplementasikan fungsi kompleks seperti Pengganda dan Array Memori. Desain sel standar juga dapat berisi sel pradesain yang lebih besar dan lebih kompleks seperti Mikrokontroler atau Mikroprosesor. Sel-sel yang lebih besar ini disebut sebagai Megacells.Alur Desain Sampai sekarang, Anda telah melihat pengenalan singkat tentang ASIC dan juga beberapa jenis ASIC yang penting. Di bagian ini, mari kita coba memahami secara singkat alur proses dan prosedur spesifik yang terlibat dalam merancang dan mengembangkan ASIC. Gambar berikut menunjukkan alur desain tipikal yang terlibat dalam merancang ASIC semi-kustom. Pada dasarnya dapat dibagi menjadi 10 langkah. Entri Desain: Pada langkah tersebut, desain logika dibuat menggunakan Hardware Description Language (HDL) seperti VHDL atau Verilog atau dengan bantuan entri Skema. Sintesis Logika: Setelah logika dirancang menggunakan Entri HDL atau Skema, langkah selanjutnya adalah mengekstrak deskripsi sel logika dan interkoneksinya. Informasi ini juga disebut sebagai Netlist. Partisi Sistem: Langkah selanjutnya adalah membagi seluruh sistem secara logis menjadi blok-blok kecil berukuran ASIC. Simulasi Pra-tata letak: Sebelum masuk ke tata letak fisik sebenarnya dari desain, alat simulasi memeriksa rangkaian untuk kerja yang tepat. Bahkan, proses ini dilakukan pada setiap langkah sehingga jika ditemukan kesalahan, maka akan mudah untuk memperbaikinya sendiri pada tahap ini. Proses hingga langkah ini biasanya disebut sebagai Logical Design. Langkah-langkah setelah ini terkait dengan tata letak fisik sebenarnya dari desain.Floorplanning: Langkah pertama dalam desain fisik adalah mengatur semua blok sirkuit pada chip.Penempatan: Pada langkah ini, lokasi sel logika di a blok sudah diatur. Routing: Setelah penempatan blok dan sel selesai, maka sekarang saatnya untuk membuat koneksi antara sel dan blok. Ekstraksi: Langkah selanjutnya adalah menentukan resistansi dan kapasitansi dari interkoneksi yang dibuat sebelumnya, karena mereka memutuskan penundaan sinyal. Juga, penundaan dihitung pada tahap ini. Simulasi Pasca-tata letak: Setelah desain fisik selesai, rangkaian diuji lagi untuk bekerja. Penundaan yang dihitung sebelumnya juga dipertimbangkan untuk proses simulasi.Desain Rule Check (DRC): Langkah terakhir adalah memverifikasi tata letak seluruh rangkaian dan memeriksa apakah itu sesuai dengan spesifikasi aturan desain.Aplikasi Area aplikasi ASIC adalah sangat luas karena pada dasarnya digunakan di mana saja yang membutuhkan kinerja, penyesuaian, dan ukuran.

Tinggalkan pesan 

Daftar pesan