TEMA 2. METODOLOGÍAS DE DISEÑO

1. TEMA 2. METODOLOGÍAS DE DISEÑO circuitos vlsi Dr. José Fco. López Desp. 307, Pab. A lopez@iuma.ulpgc.es

2. Índice Introducción • Metodologías de diseño • Diseño personalizado • Diseño semipersonalizado

3. Intel Pentium IV 42 millones de ttores Intel 4004 2250 ttores Introducción Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizar que funcione correctamente cuando se disponga de silicio es una tarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposible sin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseño bien definidas.

4. Introducción Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizar que funcione correctamente cuando se disponga de silicio es una tarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposible sin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseño bien definidas. A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a un ritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puede absorber.

5. Introducción Complejidad del diseño Vs productividad del diseño Fuente: Sematech 1997

6. Introducción Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizar que funcione correctamente cuando se disponga de silicio es una tarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposible sin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseño bien definidas. A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a un ritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puede absorber. Aproximadamente una vez por década podemos asistir a la introducción de una nueva metodología de diseño que provoca un salto 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…

7. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Metodologías de diseño

8. Intel Pentium IV 42 millones de ttores Intel 4004 2250 ttores SEMIPERSONALIZADO PERSONALIZADO Metodologías de diseño

9. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Metodologías de diseño Cuando las prestaciones o la densidad del diseño tienen una 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.

10. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Metodologías de diseño Cuanto más corto sea el tiempo de diseño, mayor es el coste que hay que pagar en densidad de integración o prestaciones

11. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Metodologías de diseño Cuanto más corto sea el tiempo de diseño, mayor es el coste que hay que pagar en densidad de integración o prestaciones

12. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Metodologías de diseño

13. Metodologías de diseño Celda lógica Celda de paso Canal de interconexión Módulo funcional (RAM, sumador, multiplicador…)

14. Metodologías de diseño

15. Metodologías de diseño

16. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Metodologías de diseño

17. Metodologías de diseño 25632 SRAM

18. Metodologías de diseño Multiplicador 88

19. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Metodologías de diseño

20. Celda primitiva de matriz de puertas Celda programada implementando una NOR de 4 entradas Ejemplo de matriz de puertas Metodologías de diseño

21. Matriz de puertas Metodologías de diseño

22. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Metodologías de diseño

23. Metodologías de diseño 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

24. Metodologías de diseño

25. Intel Pentium IV 42 millones de ttores Intel 4004 2250 ttores Estrategias de implementación para circuitos digitales Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizar que funcione correctamente cuando se disponga de silicio es una tarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposible sin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseño bien definidas.

26. Estrategias de implementación para circuitos digitales Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizar que funcione correctamente cuando se disponga de silicio es una tarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposible sin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseño bien definidas. A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a un ritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puede absorber.

27. Estrategias de implementación para circuitos digitales Complejidad del diseño Vs productividad del diseño Fuente: Sematech 1997

28. Estrategias de implementación para circuitos digitales Diseñar un circuito con varios millones de transistores y garantizar que funcione correctamente cuando se disponga de silicio es una tarea enormemente complicada que resulta prácticamente imposible sin la ayuda de herramientas informáticas y metodologías de diseño bien definidas. A menudo se sugiere que los avances de la tecnología van a un ritmo más rápido que lo que la comunidad de diseñadores puede absorber. Aproximadamente una vez por década podemos asistir a la introducción de una nueva metodología de diseño que provoca un salto 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…

29. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Estrategias de implementación para circuitos digitales

30. Intel Pentium IV 42 millones de ttores Intel 4004 2250 ttores SEMIPERSONALIZADO PERSONALIZADO Estrategias de implementación para circuitos digitales

31. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Estrategias de implementación para circuitos digitales Cuando las prestaciones o la densidad del diseño tienen una 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.

32. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Estrategias de implementación para circuitos digitales Cuanto más corto sea el tiempo de diseño, mayor es el coste que hay que pagar en densidad de integración o prestaciones

33. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Estrategias de implementación para circuitos digitales Cuanto más corto sea el tiempo de diseño, mayor es el coste que hay que pagar en densidad de integración o prestaciones

34. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Estrategias de implementación para circuitos digitales

35. Estrategias de implementación para circuitos digitales Celda lógica Celda de paso Canal de interconexión Módulo funcional (RAM, sumador, multiplicador…)

36. Estrategias de implementación para circuitos digitales

37. Estrategias de implementación para circuitos digitales

38. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Estrategias de implementación para circuitos digitales

39. Estrategias de implementación para circuitos digitales 25632 SRAM

40. Estrategias de implementación para circuitos digitales Multiplicador 88

41. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Estrategias de implementación para circuitos digitales

42. Celda primitiva de matriz de puertas Celda programada implementando una NOR de 4 entradas Ejemplo de matriz de puertas Estrategias de implementación para circuitos digitales

43. Matriz de puertas Estrategias de implementación para circuitos digitales

44. Métodos e implementación de circuitos digitales Personalizado Semipersonalizado Basado en Celdas Basado en matrices Macroceldas FPGAs Celdas estándar Matrices de puertas Estrategias de implementación para circuitos digitales

45. 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

46. Estrategias de implementación para circuitos digitales

47. Estrategias de implementación para circuitos digitales