Flujo de diseño

Los flujos de diseño , a menudo conocidos como RTL a GDSII , son la combinación explícita de herramientas de automatización del diseño electrónico para lograr el diseño de un circuito integrado . Comienzan con una descripción textual del funcionamiento propuesto del chip, escrita en un lenguaje de nivel de transferencia de registros (RTL), como Verilog . Estas descripciones se convierten en una lista de conexiones mediante una herramienta de síntesis lógica , y las compuertas resultantes se colocan y enrutan . El resultado es una imagen del chip que se fabricará, generalmente en formato GDSII .

En los inicios de los chips, hasta mediados de la década de 1970, cada paso del proceso de diseño se realizaba manualmente. Los ingenieros dibujaban diagramas lógicos para representar la función del chip, decidían la ubicación de cada puerta lógica y trazaban los cables para interconectarlas. A medida que los chips aumentaban de tamaño, siguiendo la ley de Moore , el diseño manual se volvió impracticablemente lento y propenso a errores. Esto dio lugar inicialmente a herramientas independientes como la síntesis , la colocación y el enrutamiento , cada una de las cuales abordaba una parte del problema. Sin embargo, las interacciones entre estas herramientas y la importancia de nuevos factores como el retardo de interconexión y el diseño para la fabricación hicieron necesaria la integración de dichas herramientas para lograr un diseño completo .

El flujo de RTL a GDSII experimentó cambios significativos entre 1980 y 2005. La continua miniaturización de las tecnologías CMOS modificó significativamente los objetivos de los distintos pasos de diseño. La falta de buenos predictores de retardo ha dado lugar a cambios significativos en los flujos de diseño recientes. Los nuevos desafíos de escalado, como la potencia de fuga, la variabilidad y la fiabilidad, seguirán requiriendo cambios significativos en el proceso de cierre del diseño en el futuro. Muchos factores describen lo que impulsó el flujo de diseño desde un conjunto de pasos de diseño separados hasta un enfoque totalmente integrado, y qué cambios adicionales se avecinan para abordar los últimos desafíos. En su discurso de apertura en la 40.ª Conferencia de Automatización del Diseño (2003), titulado Las mareas de EDA, ^{[ 1 ]} Alberto Sangiovanni-Vincentelli distinguió tres períodos de EDA:

• La era de la invención , aproximadamente entre los años 60 y principios de los 80: Durante esta era se inventaron el enrutamiento , la colocación , el análisis de temporización estática y la síntesis lógica .
• La era de la implementación , desde la década de 1980 hasta aproximadamente el año 2000: En este período, estos pasos mejoraron drásticamente mediante el diseño de estructuras de datos sofisticadas y algoritmos avanzados. Esto permitió que las herramientas en cada una de estas etapas de diseño se mantuvieran al ritmo del rápido aumento del tamaño de los diseños.
• La era de la integración , a partir del año 2000: Con el aumento del tamaño de los chips, debido a la falta de buenas funciones predictivas de costos, se hizo imposible ejecutar un flujo de diseño mediante una serie de pasos discretos, independientemente de la eficiencia de cada uno de ellos. Esto dio paso a la era de la integración, donde la mayoría de los pasos de diseño se realizan en un entorno integrado, impulsado por un conjunto de analizadores de costos incrementales.

Consulte el proyecto OpenROAD para ver un ejemplo público de un flujo de diseño moderno.

Existen diferencias entre los pasos y métodos del flujo de diseño para circuitos integrados analógicos y digitales. No obstante, un flujo de diseño VLSI típico consta de varios pasos, como la conceptualización del diseño, la optimización del chip, la implementación lógica/física y la validación y verificación del diseño. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

• El plano de planta (microelectrónica) crea la infraestructura física en la que se ubica y se enruta el diseño.
• Colocación (EDA) , un paso esencial en la automatización del diseño electrónico (EDA)
• Enrutamiento (EDA) , un paso crucial en el diseño de circuitos integrados.
• Optimización de potencia (EDA) , uso de herramientas EDA para optimizar (reducir) el consumo de energía de un diseño digital, manteniendo su funcionalidad.
• Validación posterior a la fabricación del silicio , el paso final en el flujo de diseño EDA.

• Manual de automatización del diseño electrónico para circuitos integrados , por Lavagno, Martin y Scheffer, ISBN 0-8493-3096-3– Un estudio del campo, del cual se elaboró ​​este resumen, con autorización.