Podręcznik

4.9. Wybór stylu projektowania

Możemy więc zrealizować układ specjalizowany różnymi sposobami: w stylu full custom, w stylu komórek standardowych, w stylu matryc bramkowych lub jako układ programowalny (FPGA lub PSoC). Każdy z tych sposobów ma swoje zalety i wady. Można dobrać najwłaściwszy styl projektowania do każdego zadania technicznego. Rysunek 4-15 stanowi podsumowanie – klasyfikuje omówione wyżej style projektowania z kilku punktów widzenia: czasu projektowania (rozumianego jako czas, jaki musi upłynąć od rozpoczęcia projektowania do otrzymania pierwszego egzemplarza układu), kosztu projektu (proporcjonalnego do pracochłonności), prawdopodobieństwa sukcesu (rozumianego jako prawdopodobieństwo, że pierwsze wyprodukowane egzemplarze układu będą spełniać wszystkie wymagania techniczne) oraz kosztu jednego egzemplarza układu przy produkcji wielkoseryjnej. Wartości liczbowe na osiach należy oczywiście traktować jedynie jako czysto symboliczne, służące do porównań z dokładnością do rzędu wielkości.

Biorąc pod uwagę zalety i wady wszystkich omówionych stylów projektowania można wskazać następujące ich główne obszary zastosowań:

• styl full custom: układy analogowe i bloki analogowe układów analogowo-cyfrowych, topografie komórek standardowych, krytyczne z punktu widzenia parametrów fragmenty układów cyfrowych, niezbyt wielkie układy przeznaczone do produkcji masowej,
• styl komórek standardowych: większość układów cyfrowych przeznaczonych do produkcji w małych, średnich i długich seriach, niektóre układy analogowo-cyfrowe,
• styl matryc bramkowych: dziś coraz rzadziej stosowany,
• układy programowalne (FPGA): układy cyfrowe potrzebne w niewielkiej liczbie egzemplarzy, prototypy do szybkiego sprawdzenia konstrukcji urządzenia, układy cyfrowe potrzebne w dłuższej serii tylko wtedy, gdy ich koszt jest bez znaczenia. 

 

Rysunek 4 15. Porównanie stylów projektowania

 

Postępy technologii umożliwiają wytwarzanie coraz większych i bardziej złożonych układów, i nawet wykorzystanie wymienionych wyżej sposobów projektowania uproszczonego i zautomatyzowanego nie wystarcza, gdy układ ma wiele milionów elementów. Jednym z rozwiązań problemu jest budowa wielkich systemów scalonych z wykorzystaniem gotowych dużych i złożonych bloków funkcjonalnych takich, jak rdzenie mikroprocesorów, standardowe układy peryferyjne i komunikacyjne itp. Rozwinął się rynek projektów takich bloków, można takie projekty zamawiać, kupować i sprzedawać. Taki produkt może występować w dwóch postaciach: syntezowalnego kodu w języku opisu sprzętu (można go wtedy użyć w układach wytwarzanych w różnych technologiach) lub gotowego projektu topografii dla konkretnej technologii. Jest to rynek myśli technicznej w czystej postaci, a produkty występujące na tym rynku noszą ogólną nazwę bloków IP, od angielskiego terminu „intellectual property” - własność intelektualna. Istnieją firmy (również w Polsce), których jedynym produktem są bloki IP. Duże układy typu „system on chip”, w których są zarówno bloki analogowe, jak i cyfrowe, często są składane w większym lub mniejszym stopniu z bloków IP. 

Przykład układu typu „system on chip” pokazuje rysunek 4-16. Układ zawiera analogowe bloki odczytu danych (sygnały ECG, EMG, temperatura i in.), przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe oraz mikrokontroler.
 

Rysunek 4 16. Układ typu "system on chip", służy do pomiaru parametrów zdrowotnych człowieka. Projekt wykonany w Zakładzie Metod Projektowania w Mikroelektronice PW.