UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y/A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIA BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERAS

PROGRAMAS INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

Nombre y Apellidos Integrantes. Código

No. Grupo

METODOLOGÍAS DE DISEÑO

FASE 2

MICROELECTRÓNICA – 299008

2015 – 1 (Fecha: 05/04/2015)

RESUMEN

Tabla de contenido1. Aspectos importantes y relevantes de las lecturas...........................................4

2. Discusión Del Caso De Estudio........................................................................5

2.1. Semiconductor............................................................................................5

2.2. Circuito Integrado (IC).................................................................................5

2.2.1. Clasificación.........................................................................................5

3. Retroalimentación de los compañeros..............................................................7

4. Conclusiones.....................................................................................................8

5. Referencias Bibliográficas.................................................................................9

1.Aspectos importantes y relevantes de las lecturas

En el inicio de las lecturas se establecen los niveles de abstracción de un circuito microelectrónico, lo cual es vital importancia identificar y definir antes de abordar el diseño del mismo. Como primera medida es necesario expresarlo de tal manera que se pueda introducir en un equipo informático, a esto se le conoce como descripción de sistema general o de un circuito microelectrónico en particular y consta de tres procesos claves:

Jerarquización.

Es un técnica que consiste en subdividir el sistema en bloques y de este modo cada parte o subdivisión tendrá un nivel complejidad mucho menor que el nivel del sistema como unidad. Existe la posibilidad que, para determinar características puntuales de sistema, algunos bloques tengan cierto nivel elevado de dificultad. Es necesario un buen manejo y selección de la información.

Abstracción.

Es el proceso en el cual se reduce la información que se maneja en el sistema electrónico o circuito integrado; se define un conjunto reducido de elementos y propiedades, con el cual es posible realizar el diseño, especificación e implementación del sistema. Este proceso meja varios niveles que van desde el nivel de abstracción físico (el más fundamental y también el que brinda la representación más exacta del sistema) hasta el nivel de arquitectura (descripción del sistema completo).

Representación.

Existen dos maneras de representar el sistema, la primera es la vista estructural, en esta se hace una descripción del sistema mediante la interconexión de bloques con funciones o propiedades conocidas; la segunda es la vista funcional o comportamental. En este tipo de vista el sistema se describe con base a función, usando ecuaciones matemáticas, curvas algoritmos, tablas, etc. Cabe resaltar que cualquiera de las dos formas son validad para representar cualquier elemento del sistema.

La representación gráfica de la clasificación anterior se conoce con el nombre diagrama en forma de “Y”, el cual indica para cada nivel de abstracción el nivel de complejidad jerárquico relacionado.

Figura 1.Diagrama de la Y a) para sistemas digitales. b) para sistemas analogos.

Es diagrama se definen procedimientos usados en el entorno de diseño que permiten la traducción de una representación a otra o el paso de un nivel de abstracción a otro, los cuales son: abstracción (de un nivel inferior o más detallado a uno superior o menos detallado). Refinamiento (de un nivel superior o menos detallado a uno inferior o más detallado). Síntesis (procedimiento para traducir una representación funcional en su equivalente estructural), Análisis (procedimiento para traducir una representación estructural en su equivalente funcional o abstracta), Optimización (proceso local a cada nivel de abstracción en el que se intenta encontrar la descripción del sistema a ese mismo nivel que maximice o minimice una serie de criterios o variables de diseño), Generación (obtención de la implementación real de una estructura determinada), Extracción (obtención de la estructura a partir de la implementación real). Cabe resaltar que estos procedimientos se realizan automáticamente, logrando así que el diseñador se centre meramente en la descripción inicial del sistema y la definición de las variables que desea optimizar en cada parte del proceso. Una lista de variables de diseño para cada nivel de abstracción:

Variables de diseño a nivel físico.

Tabla 1. Variables a nivel físico derivadas del proceso de fabricación.

Variables de diseño a nivel eléctrico

Tabla 2.Variables de diseño a nivel eléctrico. Las variables marcadas con el símbolo † están a caballo entre el nivel eléctrico y el físico.

Variables de diseño a nivel lógico/macromodelo

Tabla 3. Variables de diseño a nivel lógico/macromodelo

Variables de diseño a nivel de arquitectura

Tabla 4. Variables de diseño a nivel de arquitectura

El diseño de un sistema electrónico se define como el proceso que permite obtener a partir de su especificación una implementación del mismo. Las especificaciones hacen referencia a la descripción de lo que hace el sistema sin mencionar como, mientras que la implementación se refiere a como éste está construido a partir de componentes más simples.

Dentro de las estrategias de diseño está el diseño descendente el cual consiste en realizar una descomposición sucesiva del sistema en subsistemas hasta obtener un nivel jerárquico en el que cada subsistema puede ser realizado directamente con módulos disponibles. También se encuentra la estrategia diseño ascendente, en esta los módulos existentes se conectan hasta formar subsistemas, éstos a su vez se conectan hasta obtener la funcionalidad del sistema requerida en su especificación.

Figura 2. a) Estrategia de diseño descendente. b) Estrategia de diseño ascendente

Para el caso del diseño de un Circuito Integrado de Aplicación Específica –ASIC– se deben seguir los siguientes pasos:

Entrada del diseño. Síntesis lógica y/o análoga. Partición del sistema. Simulación pre-layout. Planificación de la superficie. Colocación. Conexionado. Extracción. Simulación post-layout.

En la siguiente figura se puede observar el proceso completo. Se observa que existen dos partes esenciales en el proceso, el diseño lógico y analógico (correspondiente a los pasos del 1 al 4) y el diseño físico (correspondiente a los pasos del 5 al 9).

La fase de diseño tiene asociada un coste, el cual influye en el coste final del circuito. Estos son los costes asociados al diseño:

Figura 3. Flujo básico de diseño de un ASIC.

Coste de personal:

Para el diseño de un sistema complejo intervienen diversas personas y cada una de ellas se dedica a una tarea específica.

Costes de herramientas de diseño:

La evaluación de los costes de utilización de herramientas de diseño se hace contabilizando el tiempo dedicado al proyecto por los diferentes programas utilizados en las diferentes etapas del diseño. Incluye el uso de tanto de hardware como de software.

Costes fijos:

Costes de mantenimiento de las instalaciones y de personal de administración, que no está directamente relacionado a ningún proyecto.

Existen alternativas para la elaboración o realización de un circuito electrónico integrado, y del coste de diseño y fabricación depende la conveniencia de una u otra de éstas alternativas.

Full custom

Full Custom (FC) es aquel en el que el layout se optimiza a mano. Por ejemplo en el caso de utilizar lógicas no estándar puede ser necesario diseñar específicamente los bloques a utilizar, o la modificación manual de algunos bloques para mejorar sus prestaciones, dimensionando específicamente los transistores que lo componen. Tiene un coste de diseño muy elevado pero tiene como resultado un circuito de altas prestaciones con un área muy reducida.

Standard Cell

Standard Cell (SC) se basa en una librería de celdas (componentes funcionales), todas con la misma altura. Es posible crear o modificar una librería SC. Por una parte la uniformidad de altura en las celdas simplifica mucho la interconexión de los bloques, con lo cual es posible un proceso más automatizado que requiere menos intervención humana. Reduce el coste de diseño pero el área resultante es mayor.

Gate array

Un circuito Gate Array (GA) o matriz de puertas, se basa en la interconexión de bloques pre-colocados consistentes en primitivas de diseño (por ejemplo, puertas NAND y biestables). Con las primitivas de diseño se puede realizar cualquier sistema digital mientras se interconecte adecuadamente. La ventaja es su rapidez de diseño y fabricación, reducción de los costes de fabricación. Presenta como resultado un circuito poco optimizado (área o prestación).

FPGA

Las FPGA (del inglés Field Programmable Gate Array), también conocidas genéricamente como dispositivos programables, consisten a grandes rasgos en un chip completamente fabricado en el cual hay una matriz de bloques, cada uno conteniendo un conjunto de primitivas lógicas. La interconexión entre bloques se realiza no en la etapa de fabricación como en las GA, sino a base de multiplexores que conectan un conjunto de bloques con otro. La personalización del chip es casi que inmediata pero presentan falta de optimación en cuanto a prestaciones y áreas.

Tabla 5. Resumen de características de diferentes alternativas de realización de un circuito integrado.

1.1. LENGUAJES DE DESCRIPCIÓN DE FORMATO

El análisis y diseño de circuitos electrónicos requieren una representación o modelo matemático, el cual dependerá del nivel de abstracción al que se quiere representar dicho circuito, esto quiere decir que la clasificación del modelo depende del nivel de abstracción.

1.1.1. Modelos y simuladores físicos

El

2. h

Conclusiones

Referencias Bibliográficas