Was ist das Design integrierter Schaltungen?
Das Design von integrierten Schaltkreisen (IC) ist eine Spezialität der Elektro- und Computertechnik. Diese Disziplin ist entscheidend für die ordnungsgemäße Herstellung neuer integrierter Schaltkreise, die in digitalen Geräten wie Computern und Mobiltelefonen verwendet werden. Es gibt viele detaillierte Schritte im IC-Entwicklungsprozess. Konzeptentwurf, Simulation und Überprüfungstests sind die Hauptgrundlagen des Entwurfsverfahrens für integrierte Schaltungen.
Jede integrierte Schaltung enthält viele miteinander verbundene elektrische Komponenten. Diese kleinen Elemente umfassen Transistoren und Widerstände, die zum Leiten und Steuern von Strom verwendet werden. ICs werden aus Halbleitermaterial wie Silizium hergestellt. Integrierte Schaltungen sind sehr kompliziert und einige können fast eine Milliarde Transistoren enthalten.
Beim Entwurf von integrierten Schaltkreisen müssen Elemente sorgfältig geplant und ausgelegt werden, bevor ein Chip hergestellt werden kann. Aufgrund der Komplexität moderner ICs werden Chips selten von Hand entworfen. Stattdessen wird während des Planungsprozesses eine Konzeptionssoftware verwendet. Durch diesen computergestützten Ansatz können Schaltungsentwickler Fehler vermeiden und sicherstellen, dass jeder Chip richtig angeordnet ist.
Während der konzeptionellen Planungsphase des Entwurfs integrierter Schaltungen arbeiten Experten daran, jede Schaltung so effizient wie möglich zu gestalten. Die Komponenten sind so angeordnet, dass sie den verfügbaren Platz voll ausnutzen und die endgültige Größe des Chips verringern. Elektrische Wege sind kurz und effizient ausgelegt. Dies reduziert die Kosten des IC und ermöglicht einen problemlosen Fluss elektrischer Signale.
IC-Chiphersteller haben unterschiedliche Fähigkeiten. Die zur Herstellung integrierter Schaltkreise verwendete Maschinerie ist manchmal auf bestimmte Layouts und Strukturen beschränkt. Der Planungsprozess der Schaltung muss dies berücksichtigen, und die Konstrukteure müssen eng mit den Herstellern zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass ein vorgeschlagenes Modell tatsächlich hergestellt werden kann.
Nachdem ein neues Design für integrierte Schaltungen konzipiert wurde, muss es simuliert werden. In dieser Phase ist Software wieder ein wichtiges Werkzeug. Computerprogramme simulieren den Stromfluss durch einen neu gestalteten Chip. Die digitale Logik eines IC wird genauestens auf Fehler überprüft. Wenn ein Layoutfehler vorliegt, versuchen die Konstrukteure, den Fehler mithilfe von Software zu finden und zu ändern, bevor der teure Herstellungsprozess beginnt.
Ein Schaltungsdesign wird nur dann physisch zu einem Siliziumchip verarbeitet, wenn Experten davon überzeugt sind, dass es richtig ausgelegt wurde. Aufgrund der Herstellungskosten werden integrierte Schaltkreise normalerweise in großen Mengen hergestellt. Selbst nach einer umfangreichen Simulation wird ein neues IC-Design in der realen Welt getestet, sobald es erstellt wurde. Hersteller von integrierten Schaltkreisen überprüfen routinemäßig jede Siliziumcharge und stellen sicher, dass die digitale Logik ordnungsgemäß funktioniert.