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Article

1 - TECHNOLOGIE ET CIRCUITS CMOS

2 - TYPES DE RÉALISATION

3 - MÉMOIRES RAM

4 - RÉSEAUX LOGIQUES PROGRAMMABLES

5 - RÉALISATION DES CIRCUITS ASIC

6 - CONCLUSION

| Réf : E182 v2

Réalisation des circuits ASIC
Réalisation des opérateurs logiques

Auteur(s) : Daniel ETIEMBLE

Date de publication : 10 août 2013

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Sommaire

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RÉSUMÉ

Cet article traite des principes généraux mis en oeuvre dans la réalisation des opérateurs logiques matériels utilisés dans les systèmes électroniques et informatiques. Les caractéristiques de la technologie et des types de circuiterie CMOS sont présentées pour mettre en évidence les compromis vitesse/ surface/ consommation énergétique qui interviennent dans la conception des différents types de circuits : ASIC, circuits logiques programmables, processeurs et mémoires. Les fondements de la réalisation de ces différents types de circuits sont présentés.

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ABSTRACT

Logic circuit design

This article deals with the general principles of hardware components used in electronic and computer systems. The CMOS technology characteristics and the circuits types are presented in order to highlight the basic trade-offs between speed/ area / energy consumption involved in the design of various types of circuits: ASIC, programmable logic circuits, processors and memories. The major features of these types of circuits are presented.

Auteur(s)

  • Daniel ETIEMBLE : Ingénieur INSA Lyon - Professeur à l'université Paris Sud (Orsay, France)

INTRODUCTION

L'objectif de cet article est de présenter les grands principes de réalisation des opérateurs logiques matériels, combinatoires et séquentiels, utilisés pour la réalisation des systèmes électroniques et informatiques. Les caractéristiques essentielles de la technologie CMOS et des circuiteries statiques et dynamiques sont présentées pour mettre en évidence les compromis entre vitesse, surface et consommation énergétique qui interviennent dans la conception des différents types de circuits : circuits ASIC (spécialisés pour une application), circuits logiques programmables, notamment FPGA et microprocesseurs et mémoires.

Si la densité d'intégration continue de croître de manière exponentielle selon la loi de Moore, les problèmes énergétiques (puissance dissipée et consommation pour les systèmes sur batterie) deviennent maintenant incontournables.

Les fondements des mémoires statiques (SRAM) et dynamiques (DRAM) sont présentés. Les grandes caractéristiques des circuits logiques programmables et leurs évolutions sont présentées en montrant comment les plus populaires, les FPGA, permettent maintenant de réaliser des systèmes sur puce complets intégrant des processeurs, des mémoires et des circuits d'interface spécialisés. Pour les circuits ASIC, des exemples montrent comment les problèmes d'optimisation liés à la nécessité de réduire la puissance dissipée et la consommation énergétique interviennent à différents niveaux pour prendre en compte les caractéristiques des dernières générations de technologie CMOS.

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KEYWORDS

CMOS circuits   |   RAM memories   |   CMOS technologies   |   CMOS circuits

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-e182


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5. Réalisation des circuits ASIC

5.1 Présentation

Les circuits ASIC (Application Specific Integrated Circuits) sont optimisés pour une application, cette application pouvant être un opérateur complexe ou un système électronique ou informatique complet. Par exemple, nous avons donné les principes de réalisation des mémoires et des réseaux logiques programmables et montré leurs utilisations. Mais ces circuits eux-mêmes sont réalisés comme des circuits ASIC. Pour les mémoires, c'est le cas des boîtiers mémoire utilisés pour constituer de grosses mémoires. Pour les réseaux logiques programmables, le circuit est optimisé pour permettre des interconnexions internes rapides et une programmation aisée des blocs logiques et des opérateurs.

Compte tenu de la très grande variété des types d'applications intégrables dans des circuits ASIC, nous nous contenterons d'indiquer quelques principes généraux qui interviennent dans leur réalisation. Le lecteur intéressé trouvera un traitement complet de la conception des circuits ASIC dans .

Compte tenu des caractéristiques des technologies CMOS les plus récentes discutées dans le § 1.3, et notamment des problèmes énergétiques (§ 1.3.3), la question clé est d'obtenir une certaine performance pour une certaine surface de silicium avec un budget énergétique fixé (puissance dissipée maximale ou consommation énergétique maximale). Le coût de conception et de fabrication est également décisif. Le compromis performance-surface-consommation-coût peut varier selon les applications visées, mais la prise en compte des quatre termes est incontournable.

Pour obtenir le meilleur compromis, les concepteurs doivent considérer les différents niveaux d'optimisation possibles, comme nous le montrons avec quelques exemples.

HAUT DE PAGE

5.2 Niveaux d'optimisation

...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BORKAR (S.) -   Design challenges of technology scaling,  -  IEEE Micro, July-August 1999.

  • (2) - POLLACK (F. J.) -   New microarchitecture challenges in the coming generations of CMOS process technologies,  -  MICRO 1999, disponible à l'URL http://research.ac.upc.edu/HPCseminar/SEM9900/Pollack1.pdf.

  • (3) - BOHR (M.), MISTRY (K.) -   Intel revolutionary 22 nm transitor technology,  -  http://newsroom.intel.com/docs/DOC-2032.

  • (4) -   *  -  ITRS, (International Technology Roadmap for Semiconductors), http://www.itrs.net/

  • (5) - ANCEAU (F.), BONNASSIEUX (Y.) -   Conception des circuits VLSI du composant au système,  -  Dunod (2007).

  • (6) - CURRAN (B.) et al. -   Power-constrained high-frequency circuits for the IBM POWER6 microprocessor,  -  IBM. J. Res&Dev, vol 51, no 6, November...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

ANNEXES

  1. 1 Annuaire

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