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基板実装や回路設計にかんするwiki記事の自分用の覚え書きです

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ディジタル集積回路の設計

ディジタルICの設計の流れは以下のように分類できるともされる。

システム設計 → 機能設計 → 論理設計 → 回路設計 → レイアウト設計

システム設計は、IC全体の構成、回路仕様、用途、備えるべき機能等を考慮しながら行われる。 機能設計では、システム設計で定めた内容に基づいて、IC全体の回路動作を決定する。近年ではディジタル回路の機能設計の自動化が進み、ハードウェア記述言語(HDL)で回路動作や機能をプログラミングできるようになった。 論理設計では、上記HDLの記述を論理ゲートのレベルへと変換する。その変換には自動ツールで行い、論理合成、論理最適化、マッピング処理などを経て、論理ゲートレベルの回路図が生成されることになる。
ここでの回路設計では、トランジスタ、抵抗、容量などを理論解析しつつ決定し、設計回路の特性解析を行う。 レイアウト設計では、基本セルをチップ上に配置し、配線する。
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集積回路 歴史 VLSI

もとの分類ではLSIに全て入るわけだが、1980年代に開発され始めたより大規模な集積回路を VLSI (Very Large Scale Integration) とするようになった。これにより、これまでの多数のICで作られていたコンピュータに匹敵する規模のマイクロプロセッサが製作されるようになった。1986年、最初の1MbitRAMが登場した。これは100万トランジスタを集積したものである。1994年に製造されたマイクロプロセッサは300万個以上のトランジスタが集積されている。VLSIチップはCMOS技術の設計ルールの規格化によって製造技術が広く普及した。
また、カーバー・ミードとリン・コンウェイの『超LSIシステム入門』(原題: "Introduction to VLSI Systems")によりVLSIにマッチした設計手法が提案された。

回路設計 概説

回路設計の大分類としては、アナログ回路設計、デジタル回路設計などが挙げられることがある。
アナログ回路の中でも、低周波用の回路の設計と高周波回路の設計は異なっている点が多々ある。高周波回路設計には独特の技術・知識が必要とされ、一般に高周波回路の専門技術者らが行っている。 高集積化が進んだ現代ではIC、LSI、VLSI等の設計もある。一言で「ICの回路設計」と言っても、ICにもアナログICとディジタルICが存在し、アナログ回路とディジタル回路では設計手法が異なっており[1]、CADツールが異なっている。
近年ではASIC、FPGAも存在し、それらを含んだ回路設計も行われている。

組み込みシステム

組み込みシステムにおける回路設計は、システム開発全体の中では以下のような段階に位置する。

ハードウェア仕様の決定→各種デバイスの選択→回路設計→論理シミュレーション→試作機作成→検証および回路の修正

現在の回路設計の作業は、ほとんどがCADシステムを用いて行われているとされ、その作業は、対象となるデバイスのシンボルを配置して、シンボル同士を結線することである。CADシステムによって、自動配線、自動シミュレーションの機能が提供され、階層設計も可能となっている。階層設計とは、回路図を階層的に管理することであり、ラフな構成から始まり、段階的に細分化し、最終的に詳細回路を設計すれば、全ての回路が構成できる、というものである。

回路設計 試作