Wat is een geïntegreerd circuitontwerp?
Integrated circuit (IC) -ontwerp is een specialiteit op het gebied van elektrische en computertechniek. Deze discipline is van vitaal belang voor de juiste fabricage van nieuwe geïntegreerde schakelingen, die worden gebruikt in digitale apparaten zoals computers en mobiele telefoons. Er zijn veel gedetailleerde stappen in het IC-ontwikkelingsproces. Conceptueel ontwerp, simulatie en verificatietests zijn de belangrijkste fundamenten van de ontwerpprocedure van geïntegreerde schakelingen.
Elk geïntegreerd circuit bevat veel onderling verbonden elektrische componenten. Deze kleine elementen omvatten transistors en weerstanden, die worden gebruikt om stroom te richten en te regelen. IC's zijn vervaardigd van halfgeleidend materiaal zoals silicium. Geïntegreerde circuits zijn zeer ingewikkeld en sommige bevatten bijna een miljard transistors.
In het ontwerp van geïntegreerde schakelingen moeten elementen zorgvuldig worden gepland en aangelegd voordat een chip kan worden vervaardigd. Vanwege de complexiteit van moderne IC's worden chips zelden met de hand ontworpen. In plaats daarvan wordt conceptuele ontwerpsoftware gebruikt tijdens het planningsproces. Met deze computerondersteunde benadering kunnen circuitontwerpers fouten voorkomen en ervoor zorgen dat elke chip correct is ingedeeld.
Tijdens de conceptuele planningsfase van het ontwerp van geïntegreerde schakelingen, werken experts om elk circuit zo efficiënt mogelijk in te delen. Componenten zijn gerangschikt om de beschikbare ruimte volledig te benutten en de uiteindelijke grootte van de chip te verminderen. Elektrische paden zijn ontworpen om kort en efficiënt te zijn. Dit verlaagt de kosten van het IC en laat elektrische signalen zonder problemen stromen.
IC-chipfabrikanten hebben verschillende mogelijkheden. De machines die worden gebruikt om geïntegreerde schakelingen te produceren, zijn soms beperkt tot bepaalde indelingen en structuren. Het circuitplanningsproces moet hiermee rekening houden en ontwerpers moeten nauw samenwerken met fabrikanten om ervoor te zorgen dat een voorgesteld model daadwerkelijk kan worden geproduceerd.
Nadat een nieuw geïntegreerd circuitontwerp is geconceptualiseerd, moet dit worden gesimuleerd. In dit stadium is software opnieuw een belangrijk hulpmiddel. Computerprogramma's worden gebruikt om de stroom van elektriciteit door een nieuw ontworpen chip te simuleren. De digitale logica van een IC wordt nauwlettend geobserveerd op fouten. Als er een lay-outfout bestaat, proberen ontwerpers de fout te vinden en te wijzigen met behulp van software voordat het dure productieproces begint.
Een circuitontwerp wordt fysiek alleen in een siliciumchip geproduceerd als experts ervan overtuigd zijn dat het correct is ingedeeld. Vanwege de productiekosten worden geïntegreerde schakelingen meestal in bulk geproduceerd. Zelfs na uitgebreide simulatie wordt een nieuw IC-ontwerp in de echte wereld getest zodra het is gebouwd. Fabrikanten van geïntegreerde schakelingen controleren routinematig elke partij silicium en controleren of de digitale logica correct werkt.