Conception VLSI - Système numérique

L'intégration à très grande échelle (VLSI) est le processus de création d'un integrated circuit (IC) en combinant des milliers de transistorsen une seule puce. VLSI a débuté dans les années 1970 lorsque lesemiconductor et communicationdes technologies étaient en cours de développement. lemicroprocessor est un périphérique VLSI.

Avant l'introduction de la technologie VLSI, la plupart des circuits intégrés avaient un ensemble limité de fonctions qu'ils pouvaient exécuter. Unelectronic circuit pourrait consister en un CPU, ROM, RAM et autre glue logic. VLSI permet aux concepteurs de circuits intégrés d'ajouter tout cela dans une seule puce.

L'industrie électronique a connu une croissance phénoménale au cours des dernières décennies, principalement en raison des progrès rapides des technologies d'intégration à grande échelle et des applications de conception de systèmes. Avec l'avènement des conceptions d'intégration à très grande échelle (VLSI), le nombre d'applications des circuits intégrés (CI) dans le calcul haute performance, les commandes, les télécommunications, le traitement d'image et vidéo et l'électronique grand public a augmenté à un rythme très rapide.

Les technologies de pointe actuelles, telles que les communications vidéo et cellulaires à haute résolution et à faible débit binaire, offrent aux utilisateurs finaux une merveilleuse quantité d'applications, de puissance de traitement et de portabilité. Cette tendance devrait se développer rapidement, avec des implications très importantes sur la conception VLSI et la conception des systèmes.

Flux de conception VLSI

Le flux de conception des circuits IC VLSI est illustré dans la figure ci-dessous. Les différents niveaux de conception sont numérotés et les blocs montrent les processus dans le flux de conception.

Les spécifications viennent en premier, elles décrivent de manière abstraite, la fonctionnalité, l'interface et l'architecture du circuit IC numérique à concevoir.

Une description comportementale est ensuite créée pour analyser la conception en termes de fonctionnalité, de performances, de conformité à des normes données et d'autres spécifications.

La description RTL est effectuée à l'aide des HDL. Cette description RTL est simulée pour tester la fonctionnalité. À partir de maintenant, nous avons besoin de l'aide des outils EDA.

La description RTL est ensuite convertie en une netlist au niveau de la porte à l'aide d'outils de synthèse logique. Une netlist gatelevel est une description du circuit en termes de portes et de connexions entre elles, qui sont faites de manière à répondre aux spécifications de synchronisation, de puissance et de zone.

Enfin, une mise en page physique est réalisée, qui sera vérifiée puis envoyée à la fabrication.

Graphique Y

Le diagramme en Y de Gajski-Kuhn est un modèle qui capture les considérations lors de la conception de dispositifs à semi-conducteurs.

Les trois domaines de la carte Y de Gajski-Kuhn sont sur des axes radiaux. Chacun des domaines peut être divisé en niveaux d'abstraction, en utilisant des anneaux concentriques.

Au niveau supérieur (anneau extérieur), on considère l'architecture de la puce; aux niveaux inférieurs (anneaux intérieurs), nous affinons successivement la conception en une mise en œuvre plus fine et détaillée -

La création d'une description structurelle à partir d'une description comportementale est réalisée grâce aux processus de synthèse de haut niveau ou de synthèse logique.

La création d'une description physique à partir d'une description structurelle est réalisée par la synthèse de mise en page.

Hiérarchie de conception - Structurelle

La hiérarchie de conception implique le principe de «Divide and Conquer». Il ne s'agit que de diviser la tâche en tâches plus petites jusqu'à ce qu'elle atteigne son niveau le plus simple. Ce procédé est le plus adapté car la dernière évolution de la conception est devenue si simple que sa fabrication devient plus facile.

Nous pouvons concevoir la tâche donnée dans le domaine du processus de flux de conception (comportemental, structurel et géométrique). Pour comprendre cela, prenons un exemple de conception d'un additionneur 16 bits, comme le montre la figure ci-dessous.

Ici, toute la puce de l'additionneur 16 bits est divisée en quatre modules d'additionneurs 4 bits. En outre, diviser l'additionneur 4 bits en additionneur 1 bit ou demi additionneur. L'addition de 1 bit est le processus de conception le plus simple et son circuit interne est également facile à fabriquer sur la puce. Maintenant, en connectant les quatre derniers additionneurs, nous pouvons concevoir un additionneur 4 bits et passer à autre chose, nous pouvons concevoir un additionneur 16 bits.