Bài giảng Thiết kế IC - Phần 1: Chế tạo và sản xuất IC - Nguyễn Đức Tiến
Bộ môn Kỹ thuật Máy tính
Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông, ĐHBKHN
IC
Msc. Nguyễn Đức Tiến
+84-91-313-7399
Nắm bắt được kiến thức cơ bản và ứng dụng của
các IC lập trình mô tả phần cứng được.
Nắm bắt được các nguyên lý lập trình mô tả phần
cứng và các cấu trúc lập trình cơ bản, minh họa
bằng ngôn ngữ VHDL..
Có kiến thức và kỹ năng thiết kế mạch số
Hiểu biết về nguyên lý hoạt động phần cứng của
bộ vi điều khiển và có khả năng thiết kế bộ vi điều
khiển.
2
1/2
Cứng hóa các ứng dụng
mềm, tạo sản phầm ưu việt
về tốc độ.
>>
NVIDIA Tegra INTEL Core i7
Đồ họa(Tính toán vector)
Hiểu rõ nguyên tắc hoạt động
của bộ xử lý, làm căn bản
giúp việc lập trình phần mềm,
lập trình hệ thống trở nên
hợp lý, logic hơn.
4
2/2
QuadPort H/I
HDMI2SDI
Dễ dàng thiết kế các bo
mạch xử lý số.
Nhanh chóng tạo ra các bộ
xử lý mới, mạch số chuyên
dụng dựa trên mã nguồn mở
và tùy biến theo nhu cầu.
Chipset
chuyên
dụng
Khuynh hướng tạo ra các giải
pháp tổng thể hardware/soft
ware (Oracle & Sun, Google&
Motorola Mobility), và các
khối xử lý tăng tốc.
Card tăng tốc chuyên dụng
5
1/2
Nguyên lý mạch tích hợp. Tống Văn
On. NXB Lao động xã hội. 2007.
Thiết kế mạch số với VHDL & Verilog.
Tống Văn On. NXB Lao động xã hội.
2007.
Digital VLSI Systems Design. Dr. S.
Ramachandran. Springer. 2007.
Digital Integrated Circuits - A Design
Perspective. Jan M. Rabaey, Anantha
Chandrakasan, Borivoje Nikolic. Mc
Graw Hill.
6
2/2
Analysis and Design of Digital IC. David
A.Hodges, Horace G.jackson, Resve A.Saleh. Mc
Graw Hill.
The Design Warrior‟s Guide to FPGA. Clive Max
Maxfield. 2004.
Circuit Design with VHDL. Volnei A. Pedroni. MIT
Press. 2006.
Fundamentals Of Digital Logic With VHDL Design
2nd Edition. Stephen Brown, Zvonko Vranesic.
McGraw Hill. 2005.
7
FPGA4U, kit, usb-powered, altera, niosII & linux,
SecretBlaze, bộ xử lý RISC 32bit dựa trên
MicroBlaze, Xilinx, mã mở VHDL, 5 công đoạn,
cache, ngắt.
8
Phần I:
• Các linh kiện để thiết kế IC (3)
• Các qui trình sản xuất IC (1)
IC, Integrated Circuit, là một mạch điện tử mà tất
cả các thành phần đều được đặt trên một đế bán
dẫn, không thể tách rời nhau được.
Vi điều khiển Intel 8742: CPU 12MHz,
10
Thực hiện một / vài chức năng điện tử cụ thể.
Chức năng có thể lập trình được.
Thiết kế = IC chuẩn + custom IC (glue logic)
11
Tất cả các thành phần của IC được sản xuất đồng
thời và hàng loạt, chứ không phải từng IC đơn lẻ.
Ít tốn linh kiện.
Được tối ưu về không gian, 1 triệu transitor/mm2
Module hóa quá trình thiết kế mạch điện tử.
Giảm chi phí nghiên cứu, triển khai, nâng cấp...
Giảm giá thành thiết bị, chức năng.
12
Tiêu thụ ít năng lượng.
Được tối ưu hóa về tốc độ...
Đồng bộ và tin cậy.
Được kiểm thử
Tuổi thọ cao.
13
1/2
Die: khuôn, chip sillicon.
Leadframe: khung dẫn, chứa các chân nối ra ngoài
rắp ráp lên board dễ hơn
Wire: nối các chân IO trên die ra các chân tương
ứng trên leadframe.
Vỏ: phủ kín, đóng gói leadframe & die bằng
ceramic, plastic… bảo vệ, tản nhiệt.
14
Vỏ - package - có nhiều hình dạng khác nhau.
Zigzag
Inline
Package
Dual
Inline
Package
Ball
Grid
Array
Plastic
Leader
Chip
Small
Outline
Package
Carrier
16
1/2
Độ dài mỗi cạnh chừng vài mm.
Kích thước IC được đo bằng số cổng
logic/transistor (cổng là đơn vị đo tương ứng
với cổng NAND 2 đầu vào).
Xilinx Spartan II XC2S200, 540k đ, 200k cổng.
Intel Core i7, 6.6m đ, >1 tỷ cổng.
4 transistor.
17
2/2
Quy trình xử lý N nm sẽ cho transistor nhỏ nhất
có chiều dài N nm. Ví dụ, qui trình 28 nm.
Kích thước đặc trưng nhỏ nhất λ ≈ ½ chiều dài
transistor nhỏ nhất.
Các bộ phận chức năng cấu thành IC được
1/2
Sử dụng các transistor lưỡng cực, Bipolar
PNP
NPN
Sử dụng các transistor có cực cổng kim loại,
Metal Oxide Semiconductor
Kênh N
Kênh P
nMOS
19
Tải về để xem bản đầy đủ
324 trang
29/04/2022
4340
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Thiết kế IC - Phần 1: Chế tạo và sản xuất IC - Nguyễn Đức Tiến", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_thiet_ke_ic_phan_1_che_tao_va_san_xuat_ic_nguyen_d.pdf
