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Auteur(s)
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Dominique HOUZET : Docteur de l'Institut national polytechnique de Toulouse - Habilité à diriger des recherches - Maître de conférences à l'ENSEEIHT-INPT - - Cet article est la réédition actualisée de l’article écrit précédemment par
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René J. CHEVANCE : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers (CNAM) - Docteur ès sciences - Professeur associé au Conservatoire national des arts et métiers (CNAM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
L'objectif de cet article est de permettre au lecteur d'apprécier l'intérêt des microprocesseurs en illustrant à l'aide d'exemples les aspects pratiques de leur utilisation.
Le premier point concerne leur mise en œuvre matérielle qui se traduit par la réalisation physique des composants, qui n'est pas abordée ici, et par leur mise en boîtier, présentée dans le premier paragraphe. La technologie des boîtiers de circuits intégrés est en évolution constante. Ce paragraphe se propose d'en présenter les différentes orientations.
La mise en œuvre pratique des microprocesseurs passe d'une part par l'utilisation d'outils de développement, et d'autre part par le choix du microprocesseur lui-même. Ce choix est guidé par de nombreux critères qui sont détaillés dans cet article. Les outils et méthodes de développement des microprocesseurs concernent à la fois la mise en œuvre matérielle de la carte électronique et celle du logiciel exécuté sur le microprocesseur choisi. Ces différents moyens de développement sont présentés dans le second paragraphe.
Les progrès sans cesse croissants de la technologie permettent aux concepteurs d'innover en termes d'architecture de microprocesseurs. L'évolution des caractéristiques des microprocesseurs est liée à de nombreux facteurs qui permettent d'anticiper et donc de mieux gérer les adaptations nécessaires des systèmes à base de microprocesseurs.
L'intérêt des microprocesseurs sera illustré grâce à plusieurs exemples d'applications architecturées autour d'un microprocesseur standard. Il s'agit en particulier d'une station de travail d'entrée de gamme, d'un contrôleur d'imprimante laser et d'un routeur de réseau ATM. Ces trois exemples sont significatifs des types d'applications nécessitant la mise en œuvre de microprocesseurs.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 1994 par R.J. CHEVANCE
- Version courante de nov. 2013 par Dominique HOUZET
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1. Packaging
L'objectif de ce paragraphe n'est pas de traiter en détail le packaging des microprocesseurs mais simplement d'illustrer les différentes techniques utilisées. Le lecteur désirant approfondir cet aspect pourra consulter les articles et ouvrages de référence [1] [2] [3] [4] et [E 2 435] du présent traité.
D'une part, l'évolution des microprocesseurs a conduit à augmenter le nombre de connexions (broches ou pins). Si les premiers microprocesseurs n'avaient que quelques dizaines de broches, les microprocesseurs de haut de gamme actuels ont plusieurs centaines de broches : par exemple, 387 pour le PentiumPro, 521 pour l'UltraSPARC ou 527 pour le R10000.
D'autre part, l'évolution de la technologie entraîne une réduction de la taille des composants ainsi qu'une augmentation de la fréquence de fonctionnement et donc la nécessité de réduire la taille des cartes (performance et coût).
Tout cela a conduit à rechercher des techniques de packaging permettant de placer le maximum de broches sur une surface minimale.
On distingue deux niveaux d'assemblage :
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la liaison du circuit intégré proprement dit (tel qu'il provient de la tranche ou wafer) sur un support ;
-
la liaison du support sur la carte.
Il y a trois types de liaison du circuit intégré sur son support :
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le microcâblage (wire bounding) ;
-
le transfert automatique sur bande (TAB, tape automated bounding) ;
-
le flip-chip (aussi appelé C4 : controlled collapse chip connection).
La figure 1 montre à la fois l'évolution et les domaines d'utilisation des différentes technologies de packaging du second niveau (chip sur carte) ainsi que le positionnement du TAB et du flip-chip.
Les différents modes de connexion des supports sont illustrés sur la figure 2 [4]. Les packagings du second niveau (chip sur carte) se répartissent en deux grandes familles selon le mode d'assemblage sur la carte : avec trous (figure 2 a) ou bien montage en surface (figure 2 b). La réduction des tailles de cartes conduit à une intégration toujours...
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Packaging
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BAKOGLU (H.B.) - Circuits, Interconnections and Packaging for VLSI - . Addison, Wesley Publishing Company (1990).
-
(2) - LAU (J.H.) - Ball Grid Array Technology - . Mc Graw Hill (1994).
-
(3) - TUMMALA (R.R.), RYMASZEWSKI (E.J.), KLOPFENSTEIN (A.G.) - Microelectronics Packaging Handbook - . Van Nostrand Reinhold New York (1997).
-
(4) - Texas Instruments - Package Outlines Reference Guide - . (Mars 1997).
-
(5) - CHANG (K.C.) - Digital Design and Modeling with VHDL and Synthesis - . IEEE Computer Society Press (1997).
-
(6) - CHEVANCE (R.J.) - An Evaluation Methodology for Microprocessor and System Architectures - . ACM Computer Architecture News, 20, no 3 (1992).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
(liste non exhaustive)
Transmeta http://www.transmeta.com
Texas Instruments http://www.ti.com
Hewlett-Packard http://www.hp.com
VIA Technologies http://www.via.com.tw
Sun Microsystems http://www.sun.com
MIPS Technologies http://www.mips.com
Intel http://www.intel.com
Motorola http://www.motorola.com
ST Microelectronics http://www.st.com
SPARC http://www.sparc.com
HAUT DE PAGE
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) http://www.ieee.org
Association for Computing Machinery (ACM) http://www.acm.org
Peripheral Component Interconnect – Special Interest Group (PCI-SIG) http://www.pcisig.com
Institut national de recherche en informatique et automatique (INRIA) http://www.inria.fr
Groupe de recherche CNRS Architecture, réseaux et systèmes, parallélisme (GDR ARP)...
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