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TEMA 2. METODOLOGÍAS DE DISEÑO

Dr. José Fco. LópezDesp. 307, Pab. Alopez@iuma.ulpgc.es

circuitos vlsi

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Índice

Introducción

Metodologías de diseño• Diseño personalizado• Diseño semipersonalizado

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Introducción

Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizarque funcione correctamente cuando se disponga de silicio es unatarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposiblesin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseñobien definidas.

Intel Pentium IV42 millones de ttores

Intel 40042250 ttores

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Introducción

Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizarque funcione correctamente cuando se disponga de silicio es unatarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposiblesin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseñobien definidas.

A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a unritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puedeabsorber.

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Fuente: Sematech 1997

Complejidad del diseño Vs productividad del diseño

Introducción

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Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizarque funcione correctamente cuando se disponga de silicio es unatarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposiblesin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseñobien definidas.

A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a unritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puedeabsorber.

Aproximadamente una vez por década podemos asistir a la introducción de una nueva metodología de diseño que provoca unsalto 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

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Metodologías de diseño

Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado en matrices

Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

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Intel Pentium IV42 millones de ttores

Intel 40042250 ttores

PERSONALIZADO SEMIPERSONALIZADO

Metodologías de diseño

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Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado en matrices

Celdas estándar macroceldas Matrices de puertas FPGAs

Cuando las prestaciones o la densidad del diseño tienenuna 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

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Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado 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

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Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado 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

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Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado en matrices

Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

Metodologías de diseño

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Módulo funcional (RAM, sumador, multiplicador…)

Celda lógica

Celda de paso Canal deinterconexión

Metodologías de diseño

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Metodologías de diseño

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Metodologías de diseño

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Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado en matrices

Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

Metodologías de diseño

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25632 SRAM

Metodologías de diseño

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Multiplicador 88

Metodologías de diseño

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Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado en matrices

Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

Metodologías de diseño

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i (4

º cu

rso) VDD

GND

polysilicon

metal

possiblecontact

In1 In2 In3 In4

Out

Ejemplo de matriz de puertas

Celda primitiva dematriz de puertas

Celda programadaimplementando unaNOR de 4 entradas

rows of

cells

routing channel

uncommitted

Metodologías de diseño

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Matriz de puertas

Metodologías de diseño

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Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado en matrices

Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

Metodologías de diseño

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i (4

º cu

rso) antifuse polysilicon ONO 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

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Metodologías de diseño

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizarque funcione correctamente cuando se disponga de silicio es unatarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposiblesin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseñobien definidas.

Intel Pentium IV42 millones de ttores

Intel 40042250 ttores

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizarque funcione correctamente cuando se disponga de silicio es unatarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposiblesin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseñobien definidas.

A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a unritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puedeabsorber.

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Fuente: Sematech 1997

Complejidad del diseño Vs productividad del diseño

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizarque funcione correctamente cuando se disponga de silicio es unatarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposiblesin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseñobien definidas.

A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a unritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puedeabsorber.

Aproximadamente una vez por década podemos asistir a la introducción de una nueva metodología de diseño que provoca unsalto 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…

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado en matrices

Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Intel Pentium IV42 millones de ttores

Intel 40042250 ttores

PERSONALIZADO SEMIPERSONALIZADO

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado en matrices

Celdas estándar macroceldas Matrices de puertas FPGAs

Cuando las prestaciones o la densidad del diseño tienenuna 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.

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado 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

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado 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

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado en matrices

Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Módulo funcional (RAM, sumador, multiplicador…)

Celda lógica

Celda de paso Canal deinterconexión

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado en matrices

Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

25632 SRAM

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Multiplicador 88

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado en matrices

Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

VDD

GND

polysilicon

metal

possiblecontact

In1 In2 In3 In4

Out

Ejemplo de matriz de puertas

Celda primitiva dematriz de puertas

Celda programadaimplementando unaNOR de 4 entradas

rows of

cells

routing channel

uncommitted

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Matriz de puertas

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

Métodos e implementación de circuitos digitales

Personalizado Semipersonalizado

Basado en Celdas Basado en matrices

Celdas estándar Macroceldas Matrices de puertas FPGAs

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

antifuse polysilicon ONO 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

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Estrategias de implementación para circuitos digitales

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Estrategias de implementación para circuitos digitales