diseño de circuitos integrados
El diseño de circuitos integrados , o diseño de circuitos integrados , es un subcampo de la ingeniería electrónica , que abarca la lógica particular y las técnicas de diseño de circuitos necesarias para diseñar circuitos integrados , o circuitos integrados. Los circuitos integrados consisten en componentes electrónicos miniaturizados integrados en una red eléctrica sobre un sustrato semiconductor monolítico mediante fotolitografía .
El diseño de circuitos integrados se puede dividir en las amplias categorías de diseño de circuitos integrados digitales y analógicos . El diseño de circuitos integrados digitales consiste en producir componentes como microprocesadores , FPGA , memorias ( RAM , ROM y flash ) y ASIC digitales . El diseño digital se enfoca en la corrección lógica, maximizando la densidad del circuito y colocando los circuitos de modo que las señales de reloj y temporización se enruten de manera eficiente. El diseño de circuitos integrados analógicos también tiene especializaciones en diseño de circuitos integrados de potencia y diseño de circuitos integrados de RF . El diseño de circuitos integrados analógicos se utiliza en el diseño de amplificadores operacionales , reguladores lineales , bucles de bloqueo de fase ,osciladores y filtros activos . El diseño analógico está más preocupado por la física de los dispositivos semiconductores, como la ganancia, la coincidencia, la disipación de potencia y la resistencia. La fidelidad de la amplificación y el filtrado de señales analógicas suele ser fundamental y, como resultado, los circuitos integrados analógicos utilizan dispositivos activos de área más grande que los diseños digitales y, por lo general, tienen circuitos menos densos.
Los circuitos integrados modernos son enormemente complicados. Un chip de computadora de escritorio promedio, a partir de 2015, tiene más de mil millones de transistores. Las reglas sobre lo que se puede y no se puede fabricar también son extremadamente complejas. Los procesos comunes de IC de 2015 tienen más de 500 reglas. Además, dado que el proceso de fabricación en sí no es completamente predecible, los diseñadores deben tener en cuenta su naturaleza estadística . La complejidad del diseño moderno de circuitos integrados, así como la presión del mercado para producir diseños rápidamente, ha llevado al uso extensivo de herramientas de diseño automatizadas en el proceso de diseño de circuitos integrados. En resumen, el diseño de un IC utilizando el software EDA es el diseño, prueba y verificación de las instrucciones que debe llevar a cabo el IC.
El diseño de circuitos integrados implica la creación de componentes electrónicos, como transistores , resistencias , condensadores y la interconexión de estos componentes en una pieza de semiconductor, normalmente de silicio . Es necesario un método para aislar los componentes individuales formados en el sustrato , ya que el silicio del sustrato es conductor y, a menudo, forma una región activa de los componentes individuales. Los dos métodos comunes son el aislamiento de unión pn y el aislamiento dieléctrico . Se debe prestar atención a la disipación de potencia de los transistores y las resistencias de interconexión y la densidad de corriente de la interconexión, los contactos y las vías .dado que los circuitos integrados contienen dispositivos muy pequeños en comparación con los componentes discretos, donde tales preocupaciones son un problema menor. La electromigración en la interconexión metálica y el daño por ESD en los componentes diminutos también son motivo de preocupación. Finalmente, el diseño físico de ciertos subbloques de circuito suele ser crítico para lograr la velocidad de operación deseada, separar las partes ruidosas de un circuito integrado de las partes silenciosas, equilibrar los efectos de la generación de calor en el circuito integrado o facilitar la colocación . de conexiones a los circuitos fuera del IC.
Tenga en cuenta que el segundo paso, el diseño RTL, es responsable de que el chip haga lo correcto. El tercer paso, el diseño físico, no afecta en absoluto la funcionalidad (si se realiza correctamente), pero determina qué tan rápido funciona el chip y cuánto cuesta.
El proceso de desarrollo de circuitos integrados (IC) comienza con la definición de los requisitos del producto, avanza a través de la definición arquitectónica, la implementación, la puesta en marcha y, finalmente, la producción. Las diversas fases del proceso de desarrollo de circuitos integrados se describen a continuación. Aunque las fases se presentan aquí de manera sencilla, en realidad hay iteración y estos pasos pueden ocurrir varias veces.
