ASIC-Design

In diesem Buch wird der Entwicklungsablauf und die Realisierungstechniken für anwendungsspezifische Schaltkreise am Beispiel einer Speicherschaltung in CMOS-Technologie vorgestellt. Dabei werden alle Entwurfsschritte von der Erstellung des Lastenheftes bis zur Generierung des Testprogramms angesprochen. Die verschiedenen Entwurfs- und Syntheseverfahren auf Zell- u. auf Transistorebene werden gezielt eingesetzt, sowie die Methoden der teilautomatischen Layouterzeugung behandelt, wobei die Schaltungsverifikation durch Simulationstechniken und Prüfalgorithmen besonders Gewicht erhalten. Das Buch vermittelt potentiellen ASIC-Entwicklern Einblicke in das kommerzielle und technische Umfeld, in dem IC-Entwicklungen typischerweise ablaufen und versetzt die Leser konkret in die Lage, ICs für elektronische Systeme mit professionellen Entwicklungswerkzeugen zu realisieren. Es wendet sich an Studenten der Elektrotechnik und Informatik, sowie an Praktiker in der Industrie.

1 Einleitung.- 2 Konzepte, Technologien und Realisierungstechniken.- 2.1 Systementwicklung.- 2.2 Schaltungsoptionen.- 2.3 Technologien und Realisierungsmethoden für ASICs.- 2.4 IC-Gehause und Aufbautechnik.- 2.5 Übungsaufgaben.- 3 Der ASIC-Entwurfsprozeß.- 3.1 Hierarchien und Sichtweisen.- 3.2 ASIC-Spezifikation: Datenblätter und Blockschaltbilder.- 3.3 Rechnergestützte ASIC-Entwicklung.- 3.4 Die Übergabe der Entwurfsdaten an den Halbleiterhersteller.- 3.5 Das Testprogramm.- 3.6 Die Prototypenuntersuchung.- 3.7 Die Freigabeuntersuchung.- 3.8 Übungsaufgaben.- 4 Transistortheorie und Schaltungstechnik.- 4.1 Stromgleichungen für MOS-Transistoren.- 4.2 CMOS-Grundschaltungen.- 4.3 Takte.- 4.4 Verlustleistung und Power-Delay-Produkt.- 4.5 Zusammenfassung.- 4.6 Übungsaufgaben.- 5. Schaltungssimulation.- 5.1. Der Analogsimulator SPICE.- 5.2 Digitalsimulation.- 5.3 Zusammenfassung.- 5.4 Übungsaufgaben.- 6 Schnittstellen zwischen IC-Entwickler und Halbleiterhersteller.- 6.1 Definition von Halbleiterschaltungen mit Layout und Masken.- 6.2 Simulationsparameter: SPICE-Dateien und Technologietoleranzen.- 6.3 Standardzellen.- 6.4 IC-Entwurf auf Standardzell-Basis.- 6.5 Zusammenfassung und Schlußbemerkungen.- 6.6 Übungsaufgabe.- 7 Entwurfssysteme.- 7.1 Parallele Entwurfsmethodik und Datenorganisation.- 7.2 Workstations und UNIX.- 7.3 Die Falcon-Framework-Benutzeroberfläche.- 7.4 Verwaltung von Designobjekten und Werkzeugen mit Design Manager.- 7.5 Zusammenfassung und Schlußbemerkungen.- 7.6 Übungsaufgaben.- 8 Halbleiterspeicherbausteine als Übungsprojekt.- 8.1 Dynamische und statische Halbleiterspeicher.- 8.2 Entwurfsziele für die Beispielschaltung.- 8.3 Architektur, Funktion und Komponenten des 1024x1/64xl6-SRAMs.- 8.4 Spezifikation der dynamischen Kennwerte des1024x1/64x16- RAMs.- 8.5 Anschlußbelegung und IC- Gehäuse.- 8.6 Statische Kennwerte.- 8.7 Betriebsbereiche des Bausteins.- 8.8 Zusammenfassung.- 8.9 Übungsaufgaben.- 9 Layout-Erstellung mit ICgraph.- 9.1 Das Programmpaket ICStation.- 9.2 Full Custom Design mit dem Programm ICgraph.- 9.3 Design-Verifikation mit den ICverify Tools.- 9.4 Abspeichern geprüfter Zellen.- 9.5 Zusammenfassung.- 9.6 Übungsaufgaben.- 10 Schaltplan- und Symbolerstellung mit Design Architect.- 10.1 Electronic Design Data Model (EDDM).- 10.2 Die Elemente eines Schaltplans.- 10.3 Schaltplaneditierung mit dem Programm Design Architect.- 10.4 Symbole.- 10.5 Der Symboleditor des Programms Design Architect.- 10.6 Properties.- 10.7 Designdatenaufbereitung mit dem Design Viewpoint Editor.- 10.8 Zusammenfassung.- 10.9 Übungsaufgaben.- 11 Digital-und Analogsimulation mit Quicksimi und Accusimii.- 11.1 Der Digitalsimulator QuicksimII im Überlick.- 11.2 Bedienung des Simulators.- 11.3 Der Analogsimulator Accusimii im Überlick.- 11.4 Bedienung des Simulators Accusimii.- 11.5 Zusammenfassung.- 11.6 Übungsaufgaben.- 12 Automatische Layouterstellung mit ICStation.- 12.1 Der Layoutsyntheseprozeß im Überlick.- 12.2 Erzeugen einer Zelle für die Layoutsynthese.- 12.3 Floorplanning und Zellplazierung.- 12.4 Layoutsynthese mit ICblocks.- 12.5 Das Process File.- 12.6 Layout-Kompaktierung.- 12.7 Layout-Verifikation: DRC-, LVS-Check und Backannotation.- 12.8 Editierung von Zellenbibliotheken.- 12.9 Standardzellayouts mit Hierarchie.- 12.10 Datenaufbereitung für den Halbleiterhersteller.- 12.11 Zusammenfassung.- 12.12 Übungsaufgaben.- Anhang: Layoutzellen und Schaltpläne des 1024x1/64x16- RAMs.- Stichwortverzeichnis.