Co to jest układ scalony?

Projektowanie układów scalonych (IC) to specjalność inżynieria elektryczna i komputerowa. Ta dyscyplina jest niezbędna do prawidłowego wytwarzania nowych układów scalonych, które są stosowane w urządzeniach cyfrowych, takich jak komputery i telefony komórkowe. Istnieje wiele szczegółowych kroków w procesie rozwoju IC. Projektowanie koncepcyjne, symulacje i testy weryfikacyjne są głównymi podstawami procedury projektowania układów scalonych.

Każdy układ scalony zawiera wiele połączonych ze sobą elementów elektrycznych. Te małe elementy obejmują tranzystory i rezystory, które służą do kierowania i kontrolowania prądu. Układy scalone są wytwarzane z półprzewodzących materiałów, takich jak krzem. Układy scalone są bardzo skomplikowane, a niektóre mogą zawierać prawie miliard tranzystorów.

W projektowaniu układów scalonych elementy muszą być dokładnie zaplanowane i ułożone przed wyprodukowaniem układu. Ze względu na złożoność współczesnych układów scalonych układy rzadko są projektowane ręcznie. Zamiast tego podczas procesu planowania wykorzystywane jest oprogramowanie do projektowania koncepcyjnego. To wspomagane komputerowo podejście pozwala projektantom układów uniknąć błędów i zapewnić prawidłowe rozmieszczenie każdego układu.

Na etapie planowania koncepcyjnego projektowania układów scalonych eksperci pracują nad tym, aby każdy obwód był układany jak najskuteczniej. Komponenty są rozmieszczone w taki sposób, aby w pełni wykorzystać dostępną przestrzeń i zmniejszyć ostateczny rozmiar układu. Ścieżki elektryczne są zaprojektowane tak, aby były krótkie i wydajne. Zmniejsza to koszt układu scalonego i umożliwia przepływ sygnałów elektrycznych bez problemów.

Producenci układów scalonych mają różne możliwości. Maszyny używane do produkcji układów scalonych są czasem ograniczone do niektórych układów i struktur. Proces planowania obwodu musi wziąć to pod uwagę, a projektanci muszą ściśle współpracować z producentami, aby upewnić się, że rzeczywiście można wyprodukować proponowany model.

Po opracowaniu nowego projektu układu scalonego należy go zasymulować. Na tym etapie oprogramowanie jest znów ważnym narzędziem. Programy komputerowe służą do symulacji przepływu energii elektrycznej przez nowo zaprojektowany układ. Cyfrowa logika układu scalonego jest ściśle obserwowana pod kątem błędów. Jeśli istnieje błąd układu, projektanci próbują znaleźć i zmodyfikować usterkę za pomocą oprogramowania przed rozpoczęciem kosztownego procesu produkcyjnego.

Układ obwodu jest fizycznie wytwarzany w chipie krzemowym tylko wtedy, gdy eksperci są przekonani, że został on poprawnie ułożony. Ze względu na koszty produkcji układy scalone są zwykle produkowane w dużych ilościach. Nawet po szeroko zakrojonej symulacji nowy projekt układu scalonego jest testowany w rzeczywistym świecie od razu po jego zbudowaniu. Producenci układów scalonych rutynowo weryfikują każdą partię krzemu i sprawdzają, czy logika cyfrowa działa prawidłowo.