Návrh a testovanieintegrovaných obvodov

Ústav informatiky

Návrh a testovanie integrovaných obvodov

Vyskúšaš aj TY??????????? Môžeš to študovať aj na Slovensku. Zamestnať sa môžeš aj v Českej republike a veľmi

dobre v zahraničí .....a vyskúšať si to môžeš u nás.

Ústav informatiky

návrh integrovaných obvodov technológia výroby integrovaných obvodov /IO/

testovanie integrovaných obvodov. mikrosenzory … materiály pre výrobu IO

……

Ďalej sú len základné informácie o návrhu a testovaní integrovaných obvodov.

Mikroelektronika

Ústav informatiky

Návrh integrovaných obvodov

Výsledok Tvojej práce

To je pod tým pozláteným viečkom

Ústav informatiky

Návrh integrovaných obvodov

Kremíkový plátok obsahuje rádovo stovky integrovaných obvodov

integrovaný obvod-obsahuje rádovo milióny tranzistorov

tranzistor

Ústav informatiky

Logické hradlá

Na tejto strane vstupujú signály

V logických hradlách sa s nimi niečo stane

Na tejto strane je výstupný signál

vstup1 výstup

vstup1

vstup1

vstup1

vstup1

vstup1

vstup2

vstup2

vstup2

vstup2

vstup2

výstup

výstup

výstup

výstup

výstup

A matematicky sa popisuje to, čo robia logické hradla takto:

Výstup=vstup’ /opačná hodnota na výstupe/

Výstup=vstup1.vstup2 /súčin/

Výstup=vstup1+vstup2 /súčet/

Výstup=(vstup1.vstup/´ /negovaný súčin/

Výstup=(vstup1+vstup2/´ /negovanýsúčet/

Výstup=vstup+vstup /súčet modulo 2/

Všetky hradlá sú zložené z tranzistorov, hradlo invertor je

zložené z tranzistorov takto:

Ústav informatiky

Tabuľka opisu správania sa logických hradielVstupné hodnoty:

0 – nízka hodnota

1 – vysoká hodnota

Výstupné hodnoty na logických hradlách

Matematický popis správania

Používané značky pre logické hradlá

Ústav informatiky

Postup pri Tvojej práciAnalýza

požiadaviek

Špecifikácia požiadaviek

Návrh

Implementácia

VerifikáciaKonzultuješ so zadávateľom

prípadné zmeny.

Napíšeš algoritmus /program/ ako by to malo pracovať.

Overíš či si to správne navrhol /počítačom/- niečo ako debuggovanie.

Prevádza sa to na grafické obrazce pre niektorú továreň – Intel...robí sa to dnes väčšinou automaticky /počítačom/.

Overíš, či to bolo správne vyrobené. Či v továrni neurobili chybu.

Syntéza

Algoritmus prevedieš na logické hradlá,

/niekedy to robíš automatom, niekedy nie/.

Ústav informatiky

Implementácia

Testovanie

Start

A=0

A=A-B

End

Swap [A,B]

A=0 or B=0

B=0

A>=B

-

Load

A{7:0}

B{7:0}

Reset

Clock

Y{7:0}

Done

process variable A,B Swap: integer range 0 to 255;begin A:=A_in; B:=B_in; if {A/=0 and B/=0} then while {B /= 0} loop A:=A-B; end loop; Swap:=A; A:=B; B:=Swap; end loop; else A:=0; end if; Y<=A;end process;

Postup pri návrhu integrovaného obvoduAlgoritmus

V grafickej forme

/flowchart/

Ako text

ImplementáciaPrevod na grafické obrazce - výroba kremíkového plátku

Prevod na logické hradlá

Testovanie integrovaného obvodu

Dnes obrovský problém! Treba zistiť, či každý z niekoľkých desiatok miliónov tranzistorov

pracuje správne, či každý z niekoľko desiatok miliónov spojov nie je prerušený....

Integrované obvody sa už používajú v leteckej technike, v zdravotníctve ...Následky chyby v riadení nejakého procesu sú tu katastrofálne.

Ak chcete testovať, musíte mať hlavne znalosti z elektroniky, matematiky, technológie, programovania – je to interdisciplinárny obor.

Je to veľmi žiadaná a dobre platená odbornosť u spoločností, ktoré sa zaoberajú elektronikou.

Ústav informatiky

Pracovisko testovania

Ústav informatiky

Doska plošných spojov

                                                             

integrované obvodydoska plošného spoja

Tie svetlé plôšky sú vstupy /výstupy/ integrovaného obvodu

Integrované obvody ako časti väčšieho systému

Zlaté pásiky sú spoje medzi vstupmi /výstupmi/ jednotlivých integrovaných obvodov

História mikroelektroniky V roku1948, William Shockley v laboratóriách Bell vyrobil tranzistor . Do roku 1960 niekoľko tranzistorov bolo umiestnených na kremíkovom plátku.

Tieto typy obvodov boli označené ako obvody malej integrácie (SSI). Do roku 1966 desiatky až stovky tranzistorov na kremíkovom plátku – obvody strednej integrácie (MSI). Obvody veľkej integrácie (LSI. Do roku 1975 viac ako 100,000 tranzistorov bolo umiestnených na kremíkovom plátku - obvody veľmi

veľkej integrácie (VLSI). Obvody ultravysokej integrácie (ULSI) .

Typ Počet tranzistorov Typická aplikácia

SSI

MSI

LSI

VLSI

ULSI

1-100

100-1000

1000-100,000

100,000-500,000

>500,000

Logické hradlá ..

Registre, filtre ......

8-bitový mikroprocesor....

32-bitový mikroprocesor ..

64-bitový mikroprocesor.....

Ústav informatiky

Budúcnosť mikroelektroniky

Mikroelektronika

Nanoelektronika Molekulárna elektronika Kvantová elektronika Bioelektronika ?????????

Ústav informatiky

Odbory blízke mikroelektronike

Mikrolektronika Biomedicínské a ekologické inžinierstvo Telekomunikačná a informačná technika Elektronika a rádiová komunikácia Kybernetika, automatizácia a meranie ????

Ústav informatiky

Podniky blízke mikroelektronike

ON Semiconductor (Piešťany)

Motorola (Rožnov p. Radhoštěm)

FEI Czech Republic (Brno)

AVX (Lanškroun)

ON Semiconductor (Rožnov p. Radhoštěm)

National Semiconductor

???????

                               

Uplatnenie v praxi

návrh IO a topólogie: ON Semiconductor, CEDO, AMI Semiconductor, National Semiconductor, Silicon Valley USA, Motorola,

vývoj elektroniky a aplikácíí IO: Siemens s.r.o, Softhard, FEI Company, Motorola, Application Lab, technológia elektrotechnickej a elektronickej výroby: AVX,

Epcos, Celestica, TESLA Sezam, Terrosil, vývoj softwéru pre mikroelektroniku: IBM, návrhárské firmy, diagnostika, testovanie : Polybus, informačné, komunikačné, riadiace a biomedicínské

aplikácie:

                               

Ústav informatiky