專用集成電路是為特定用戶或特定電子系�(tǒng)制作的集成電�。數(shù)字集成電路的通用性和大批量生�(chǎn),使電子�(chǎn)品成本大幅度下降,推進了計算機通信和電子產(chǎn)品的普及,但同時也產(chǎn)生了通用與專用的矛盾,以及系�(tǒng)�(shè)計與電路制作脫節(jié)的問�。同�,集成電路規(guī)模越大,組建系統(tǒng)時就越難以針對特殊要求加以改�。為解決這些問題,就出現(xiàn)了以用戶參加�(shè)計為特征的專用集成電�,它能實�(xiàn)整機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)�,性能�(yōu)�,保密性強�
專用集成電路(application specific integrated circuit) 是針對整機或系統(tǒng)的需�,專門為之�(shè)計制造的集成電路,簡稱ASIC。相對于通用集成電路而言,用戶在某種程度上參與該�(chǎn)品的開發(fā)�
專用集成電路可以把分別承�(dān)一些功能的�(shù)�、數(shù)十�、甚至上百個通用�、小�(guī)模集成電路的功能集成在一塊芯片上,進而可將整個系�(tǒng)集成在一塊芯片上實現(xiàn)系統(tǒng)的需�。它使整機電路優(yōu)�,元件數(shù)減少,布線縮�,體積和重量減小,提高了系統(tǒng)可靠�。產(chǎn)品的特點是功能強、品種多;但批量較�,設(shè)計周期長,工藝生�(chǎn)與測試難度增加,故成本較��
專用集成電路的開�(fā)可分為設(shè)計、加工與測試三個主要環(huán)節(jié)。但因其功能的多樣而更具特色�
�(shè)計過�
1)功能�(shè)計的目的是為電路�(shè)計做�(zhǔn)�,將系統(tǒng)功能用于系統(tǒng)實現(xiàn),便于按系統(tǒng)、電�、元件的級別做層次式�(shè)計�
2)邏輯�(shè)計的�(jié)果是給出滿足功能塊所要求的邏輯關(guān)系的邏輯�(gòu)�。它是用門級電路或功能模塊電路實現(xiàn),用�、布爾公式或特定的語言表示��
3)電路�(shè)計的目的是確定電路結(jié)�(gòu)(元件�(lián)接關(guān)�)和元件特�(元件�、晶體管參數(shù)),以滿足所要求的功能電路的特性,同時考慮電源電壓變動、溫度變動以及制造誤差而引起的性能變化�
4)布圖�(shè)計直接服�(wù)于工藝制�。它根據(jù)邏輯電路圖或電子電路圖決定元�、功能模塊在芯片上的配置,以及它們之間的連線路徑.為節(jié)約芯片面積要進行多種方案比較,直到滿��
5)驗證是借助計算機輔助設(shè)計系�(tǒng)對電路功能、邏輯和版圖的設(shè)�,以及考慮實際�(chǎn)品可能出�(xiàn)的時延和故障進行分析的過�。在模擬分析基礎(chǔ)上對�(shè)計參�(shù)進行修正�
為了爭取�(chǎn)品一次投片成�,設(shè)計工作的每一階段都要對其�(jié)果反�(fù)進行比較取優(yōu),以取得最好的�(shè)計結(jié)果�
�(shè)計方�
一般可分為全定制設(shè)計和半定制設(shè)計。前者是按圖所示流程依次完成設(shè)計的各個階�,后者是在設(shè)計的某個階段利用已有成�,進行的更有效�(shè)�。例如對已具有合理的版圖�(jié)�(gòu)、經(jīng)過實際使用證明是實用的模塊電路進行半定制設(shè)�,就可節(jié)約布圖或制造時�。標(biāo)�(zhǔn)單元法、門陣列�、可編程邏輯陣列法都是利用模塊化電路進行半定制設(shè)計的常用方法�
在計算機輔助�(shè)計系�(tǒng)�,以單元電路�、宏單元庫形式開�(fā)的基本單元越豐富,越有利于電路設(shè)�。這些庫包括基本門、觸�(fā)器、譯碼器、微處理器核心電路、ROM、RAM以及模擬電路模塊�。通常對庫單元的描述有名稱,功�,布爾表達式,邏輯圖,電路圖,電�(xué)參數(shù),版圖外�,輸�、輸出口和版圖結(jié)�(gòu)��
加工工藝
專用集成電路的基本工藝是CMOS,雙極型,BiCMOS�。BiCMOS是一種混合工藝,它具有雙極型和CMOS的雙重特�,便于提高工作速度、降低功�、提高集成度和實�(xiàn)模數(shù)電路的混�。砷化鎵(GaAs)半導(dǎo)體材料的使用不僅提高了電路的工作速度,而且功耗也��
隨著所需功能越趨�(fù)�,器件尺寸逐漸減小、引腳數(shù)增多,專用集成電路為滿足引線�(shù)、體�、散熱性能,芯片和�(nèi)引線壓焊工藝自動�,器件裝上印制電路板時的便捷程度等方面要求,采用了四邊均有引線的正方形外�、或并排布置兩行外引線等封裝工藝。對于要求高密度組裝�、耐強烈震動和�(yán)酷的�、濕�(huán)境的電子系統(tǒng),已采用芯片載體式封裝和帶式自動鍵合封裝,提高了它們在印制電路板上安裝作業(yè)的自動化程度,減小了體積、降低了重量�
專用集成電路也采取多芯片技�(shù),用多種工藝和電路技�(shù)分別制備單個芯�,更便于�(shè)計、制造和測試多功能的專用集成電路�
測試
專用集成電路要求電路�(shè)計人員緊密地參與測試,從電路�(shè)計的開始就需要考慮�(chǎn)品的測試方案與方�。測試設(shè)計是開發(fā)專用集成電路的一項重要設(shè)計內(nèi)��
在設(shè)計電路時,設(shè)計一些附加的自動測試電路,且與所�(shè)計的功能電路集成在同一芯片�。芯片加工后,這些附加電路在軟件支持下,自動地完成芯片功能的測�。這種測試方式不受限制地測試內(nèi)部節(jié)點,能與被測電路同步工作,提高測試質(zhì)�,節(jié)省時��
傳統(tǒng)的測試方式仍是專用集成電路生�(chǎn)中使用的一種主要方法,希望將對輸入激�,輸出響�(yīng)采樣和測試過程控制在一個自動測試設(shè)備上進行,否則難以應(yīng)付不斷擴大的電路�(guī)模與功能�
材料缺陷、加工偏�、工作環(huán)境惡劣,尤其是設(shè)計錯誤都會引起電路失�。電路設(shè)計人員借助計算機輔助設(shè)計系�(tǒng),在電路�(shè)計過程中對可能的故障進行模擬,分析故障屬性,檢測并確定故障位置以改進電路設(shè)�,并使之在生�(chǎn)過程中就可方便地檢測到這些故障�
專用集成電路更適用于軍事�(yīng)用,能有效地解決軍用集成電路的高性能、小批量、高可靠、快周期的矛��
�(xiàn)在大的集成電路生�(chǎn)廠都配有極強的計算機輔助電路�(shè)計能力,可根�(jù)用戶的要求迅速設(shè)計制作專用集成電�,或接受用戶的電路設(shè)計,甚至由用戶直接設(shè)計工藝來制造滿足用戶需要的集成電路�
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