Anda mungkin bertanya apa itu siklus desain VLSI. Proses ini membantu Anda membuat chip yang berfungsi langkah demi langkah. Dalam integrasi skala sangat besar (VLSI), Anda menggunakan teknologi semikonduktor. Ini memungkinkan Anda menempatkan jutaan transistor pada satu chip. Setiap tahap dalam siklus itu penting. Jika Anda melewatkan satu langkah, Anda mungkin mendapatkan kesalahan atau chip yang tidak berfungsi. Bidang VLSI telah berkembang sangat pesat. Pasar global bernilai sekitar USD 634.85 miliar pada tahun 2025. Nilainya mungkin mencapai USD 1,055.39 miliar pada tahun 2034. Anda biasanya mengikuti tahapan utama berikut dalam siklus ini:
pengumpulan kebutuhan
Desain tingkat sistem
desain RTL
Verifikasi fungsional
Sintesa
Tempat dan rute
Verifikasi fisik
Teknologi semikonduktor memengaruhi perangkat elektronik yang Anda gunakan sehari-hari.
Spesifikasi
Tahap spesifikasi adalah langkah pertama dalam siklus desain VLSI. Di sini, Anda menentukan apa yang seharusnya dilakukan oleh chip tersebut. Anda juga menentukan seberapa baik kinerjanya. Langkah ini membantu Anda membuat pilihan yang tepat nantinya. Jika Anda melakukan langkah ini dengan baik, chip Anda kemungkinan besar akan berfungsi dengan baik. Anda juga dapat menghindari kesalahan besar dan menghemat waktu.
Persyaratan
Anda harus memiliki persyaratan yang jelas sebelum memulai desain chip VLSI. Persyaratan ini menjelaskan apa yang harus dilakukan chip tersebut. Persyaratan ini juga menjelaskan seberapa cepat, berapa banyak daya yang dibutuhkan, dan seberapa besar ukuran chip tersebut. Anda mencantumkan semua fitur yang dibutuhkan chip. Menulis detail ini membantu semua orang memahami tujuannya. Hal ini memastikan desain sesuai dengan keinginan pengguna.
Tips: Tulis persyaratan dengan kata-kata yang mudah dipahami. Gunakan kalimat yang singkat. Usahakan untuk tidak menggunakan kata-kata yang sulit.
Banyak tim menggunakan berbagai cara untuk mengatur kebutuhan mereka. Berikut tabel dengan beberapa metode umum:
Metodologi | Deskripsi |
|---|---|
SistemVerilog | Memiliki banyak alat untuk memeriksa apakah chip berfungsi. Menggunakan pemrograman berorientasi objek dan pengujian acak. |
Metodologi Verifikasi Universal (UVM) | Menggunakan SystemVerilog. Sistem ini membantu tim membangun pengujian yang dapat digunakan kembali. |
VHDL | Banyak digunakan untuk menulis dan memeriksa desain chip. Membantu memodelkan dan menguji perangkat keras. |
e (Specman) | Memiliki alat yang kuat untuk memeriksa chip. Menggunakan pengujian acak dengan aturan. |
C/C++ dan Python | Digunakan untuk membuat sistem pengujian dan bangku pengujian. |
Tujuan Sistem
Anda menetapkan tujuan sistem untuk membantu memandu desain. Tujuan ini mencakup seberapa cepat chip tersebut harus bekerja. Tujuan tersebut juga mencakup berapa biaya yang harus dikeluarkan dan berapa banyak daya yang dapat digunakan. Anda memutuskan bagaimana chip tersebut akan bekerja dengan perangkat lain. Anda juga merencanakan perubahan di masa mendatang. Menetapkan tujuan membantu tim tetap berada di jalur yang benar.
Tahap spesifikasi sangat penting dalam desain chip VLSI. Tahap ini menetapkan dasar untuk keseluruhan proses. Spesifikasi yang baik memastikan chip berfungsi sebagaimana mestinya. Ini adalah kunci keberhasilan proyek.
Arsitektur
Desain Sistem
Anda memulai fase arsitektur dengan merencanakan cara kerja chip Anda. Anda memutuskan apa yang akan dilakukan setiap bagian dari chip tersebut. Anda juga memilih bagaimana bagian-bagian ini akan saling berkomunikasi. Langkah ini membantu Anda memecah masalah besar menjadi tugas-tugas yang lebih kecil dan lebih mudah. Anda melihat apa yang harus dilakukan chip dan memilih cara terbaik untuk mengatur bagian-bagiannya.
Anda dapat memilih dari beberapa gaya arsitektur . Setiap gaya memiliki keunggulannya masing-masing. Beberapa gaya memungkinkan Anda membuat chip dari awal. Gaya lainnya menggunakan komponen siap pakai untuk menghemat waktu. Berikut adalah tabel yang menunjukkan beberapa gaya umum dan apa yang membuat mereka istimewa:
Gaya arsitektur | Deskripsi |
|---|---|
Desain Kustom Penuh | Anda membangun seluruh chip dari awal. Ini memberi Anda kecepatan dan penggunaan daya terbaik, tetapi membutuhkan banyak waktu dan keterampilan. |
Desain Semi-Kustom | Anda menggunakan beberapa komponen siap pakai dan beberapa komponen khusus. Ini menghemat waktu dan tetap memberikan hasil yang baik. |
Perangkat Logika Terprogram (PLD) | Anda dapat mengubah cara kerja chip setelah membuatnya. Ini bagus untuk menguji ide dengan cepat. |
Desain Sistem-on-Chip (SoC). | Anda menempatkan banyak komponen dalam satu chip. Hal ini membuat chip tersebut kecil dan cepat. Anda dapat melihat hal ini di ponsel dan perangkat pintar. |
Desain Siap Pakai | Anda menggunakan komponen yang sudah teruji dan siap pakai. Proses ini cepat dan efektif untuk banyak produk. |
Tips: Pilih arsitektur yang sesuai dengan kebutuhan proyek Anda. Pertimbangkan kecepatan, daya, dan waktu yang Anda miliki.
Pilihan arsitektur Anda memengaruhi seberapa banyak daya yang digunakan chip Anda dan seberapa cepat kinerjanya. Anda dapat menggunakan trik khusus untuk menghemat daya dan meningkatkan kecepatan. Berikut beberapa cara untuk melakukannya:
Teknik | Deskripsi |
|---|---|
Gunakan Komponen Daya Rendah | Pilih komponen yang menggunakan lebih sedikit energi. Ini akan membantu jika chip Anda menggunakan baterai. |
Gerbang Daya | Matikan bagian-bagian chip saat Anda tidak membutuhkannya. |
Skala Tegangan dan Frekuensi Dinamis (DVFS) | Ubah kecepatan chip dan penggunaan daya berdasarkan apa yang dilakukannya. |
Bersepeda Tugas | Nyalakan sirkuit hanya ketika Anda membutuhkannya. |
Minimalkan Peralihan Sinyal | Kurangi frekuensi perubahan sinyal untuk menghemat energi. |
Optimalkan Kapasitansi Beban | Turunkan beban pada keluaran untuk menggunakan lebih sedikit daya. |
CMOS Multi-Ambang Batas (MTCMOS) | Gunakan berbagai jenis sakelar untuk menghemat daya di area utama. |
Sintesis Sadar Daya | Atur peralatan Anda untuk fokus pada penghematan daya saat Anda membangun chip. |
Gerbang Jam di RTL | Hentikan jam di bagian yang tidak digunakan untuk mengurangi pemborosan energi. |
Bias Tubuh | Ubah tegangan untuk mengurangi kebocoran dan menghemat daya. |
Domain Kekuasaan Hirarkis | Membagi chip menjadi beberapa zona untuk mengendalikan daya dengan lebih baik. |
Penggunaan Teknologi FinFET | Gunakan transistor khusus yang kebocorannya lebih sedikit dan bekerja dengan baik pada daya rendah. |
Diagram Blok
Anda menggambar diagram blok untuk menunjukkan cara kerja chip Anda. Diagram ini menggunakan bentuk-bentuk sederhana untuk menunjukkan setiap bagian chip. Anda menghubungkan bentuk-bentuk ini dengan garis untuk menunjukkan bagaimana data bergerak. Diagram blok yang baik membantu semua orang memahami rencana chip.
Saat Anda membuat diagram blok, Anda harus:
Tampilkan semua bagian utama chip.
Gambarkan garis yang jelas untuk aliran data.
Beri label setiap blok dengan tugasnya.
Buatlah diagram yang sederhana dan mudah dibaca.
Diagram blok yang jelas membantu Anda mendeteksi masalah sejak dini. Diagram ini juga membantu tim Anda mendiskusikan chip dan membuat perubahan sebelum Anda mulai membangunnya.
Desain RTL
Tahap desain RTL adalah tahap di mana Anda menuangkan ide-ide Anda ke dalam kode yang menjelaskan cara kerja chip Anda. Anda menggunakan bahasa pemrograman seperti Verilog atau VHDL untuk menulis kode ini. Anda berfokus pada bagaimana data bergerak dan bagaimana setiap bagian chip berperilaku. Tahap ini penting karena menetapkan aturan tentang bagaimana chip Anda akan beroperasi.
Pengkodean RTL
Anda memulai desain RTL dengan menulis kode yang menunjukkan fungsi setiap blok. Anda belum memikirkan tata letak fisiknya. Anda menjelaskan logika dan bagaimana sinyal mengalir. Anda menggunakan pernyataan sederhana untuk menunjukkan bagaimana chip seharusnya merespons input. Anda memastikan setiap bagian bekerja sama sesuai rencana.
Tips: Tulis kode yang jelas dan sederhana. Gunakan komentar untuk menjelaskan bagian-bagian yang rumit. Ini akan membantu Anda dan tim Anda memahami desainnya nanti.
Anda menghadapi beberapa tantangan selama desain RTL. Berikut tabel yang menunjukkan tantangan paling umum:
Tantangan | Deskripsi |
|---|---|
Kompleksitas Desain | Anda harus mengelola desain yang besar. Semakin banyak komponen berarti semakin besar kemungkinan kesalahan dan waktu pengerjaan yang lebih lama. |
Memastikan Ketepatan Desain | Anda perlu memeriksa apakah kode Anda cocok dengan apa yang Anda inginkan agar dilakukan oleh chip tersebut. |
Mengelola Konsumsi Daya | Anda mencari cara untuk menghemat energi sambil menjaga chip berfungsi dengan baik. |
Anda harus memperhatikan tantangan-tantangan ini. Jika tidak, Anda mungkin akan mengalami kesalahan atau chip yang menggunakan terlalu banyak daya.
Verifikasi Fungsional
Setelah menyelesaikan pengkodean RTL, Anda beralih ke verifikasi desain. Anda menguji kode untuk memastikannya berfungsi sesuai harapan. Anda menggunakan testbench dan alat simulasi. Anda memeriksa setiap bagian desain RTL untuk menemukan kesalahan sebelum Anda membangun chip.
Anda menjalankan banyak pengujian untuk memastikan chip merespons dengan benar. Anda mencari bug dan memperbaikinya lebih awal. Verifikasi desain membantu Anda menghindari kesalahan yang merugikan di kemudian hari. Anda mengulangi proses ini hingga Anda yakin bahwa desain rtl Anda sesuai dengan tujuan Anda.
Catatan: Verifikasi desain yang baik menghemat waktu dan uang. Anda dapat mendeteksi masalah sebelum menjadi masalah yang lebih besar.
Anda perlu mengingat bahwa desain RTL merupakan langkah kunci dalam membuat chip yang andal. Pengodean yang cermat dan verifikasi desain yang kuat membantu Anda membangun chip yang berfungsi dengan baik dan memenuhi kebutuhan Anda.
Ikhtisar Alur Desain VLSI
Saat Anda mulai mempelajari siklus desain VLSI, Anda akan melihat bahwa alur desain VLSI memberikan jalur yang jelas dari sebuah ide hingga menjadi chip yang berfungsi. Alur ini membantu Anda menghindari kesalahan dan memastikan desain chip Anda bekerja sesuai rencana.
Tahapan dalam aliran desain VLSI
Anda akan mengikuti serangkaian langkah dalam alur desain VLSI. Setiap langkah dibangun berdasarkan langkah sebelumnya. Berikut urutan umum yang akan Anda lihat dalam alur tersebut:
Konseptualisasi dan Spesifikasi
Desain arsitektur
Desain Logika
Sintesis RTL
Netlist dan Floorplanning
Penempatan dan Perutean
Verifikasi Fisik
Analisis Waktu
Ekstraksi dan Simulasi
Rekaman
Kegiatan utama
Anda akan menyadari bahwa setiap tahapan dalam alur kerja memiliki tugas khusus. Alur desain VLSI dimulai dengan rencana yang jelas dan diakhiri dengan chip yang nyata. Anda memeriksa pekerjaan Anda di setiap langkah. Ini membantu Anda menemukan masalah sejak dini. Anda dapat memperbaikinya sebelum masalah tersebut semakin besar. Alur kerja mencakup langkah-langkah seperti spesifikasi, entri desain, sintesis, verifikasi, tata letak, dan fabrikasi. Masing-masing langkah membantu Anda memastikan desain chip Anda benar. Siklus yang cermat ini menjaga kesalahan tetap rendah dan kualitas tetap tinggi.
Anda akan melihat bahwa alur adalah panduan Anda untuk setiap proyek VLSI. Dengan mengikuti alur, Anda akan membuat desain chip Anda kuat dan andal. Alur adalah tulang punggung setiap chip VLSI yang sukses.
Sintesis Logika
RTL ke Gates
Sintesis logika adalah langkah kunci dalam mewujudkan ide Anda menjadi perangkat keras nyata. Pada tahap ini, Anda mengambil kode RTL dan mengubahnya menjadi gerbang logika. Anda menggunakan alat khusus untuk melakukan pekerjaan ini. Alat-alat ini membaca kode RTL Anda dan menciptakan jaringan gerbang yang dapat dibangun di dalam sebuah chip.
Anda akan melihat tiga langkah utama dalam sintesis logika:
Terjemahan: Alat ini mengubah kode RTL Anda menjadi bentuk yang menggunakan persamaan Boolean. Langkah ini tidak bergantung pada teknologi chip.
Optimasi: Alat ini menyederhanakan persamaan Boolean. Alat ini menggunakan metode seperti jumlah produk untuk melakukan hal ini.
Pemetaan Teknologi: Alat ini mencocokkan persamaan yang dioptimalkan dengan gerbang asli dari pustaka. Alat ini memilih gerbang yang sesuai dengan kebutuhan desain Anda.
Tips: Selalu periksa kode RTL Anda untuk menemukan kesalahan sebelum memulai sintesis. Kode yang bersih membantu Anda mendapatkan hasil yang lebih baik.
Optimization
Optimasi membantu Anda mendapatkan chip terbaik untuk kebutuhan Anda. Anda ingin chip Anda berukuran kecil, cepat, dan hemat daya. Alat sintesis logika membantu Anda mencapai tujuan ini dengan membuat pilihan cerdas selama proses berlangsung.
Berikut adalah tabel yang menunjukkan bagaimana pengoptimalan memengaruhi chip Anda:
Aspek | Dampak pada Chip VLSI |
|---|---|
Optimasi Area | Mengurangi jejak fisik, memungkinkan lebih banyak chip pada wafer, yang menghasilkan hasil lebih tinggi dan biaya lebih rendah. |
Optimalisasi Kecepatan | Jaringan yang lebih cepat sering kali mengakibatkan konsumsi area yang lebih besar, sehingga memerlukan keseimbangan antara kecepatan dan area. |
Konsumsi Energi | Gerbang yang lebih besar meningkatkan kapasitansi, menyebabkan konsumsi energi lebih tinggi selama peralihan. |
Anda perlu menyeimbangkan area, kecepatan, dan penggunaan energi. Jika Anda membuat chip Anda lebih cepat, ukurannya mungkin akan lebih besar dan menggunakan lebih banyak daya. Jika Anda membuatnya lebih kecil, kinerjanya mungkin akan lebih lambat. Sintesis logika yang baik akan membantu Anda menemukan keseimbangan terbaik.
Optimalisasi area memungkinkan Anda memasang lebih banyak chip pada satu wafer. Ini mengurangi biaya dan memungkinkan Anda menambahkan lebih banyak fitur.
Optimalisasi kecepatan membuat chip Anda bekerja lebih cepat, tetapi dapat menggunakan lebih banyak ruang dan energi.
Penggunaan ruang yang efisien penting untuk menambahkan fungsi baru tanpa mengganggu kinerja.
Anda menggunakan sintesis logika di setiap proyek VLSI. Sintesis logika ini membentuk desain Anda dan membantu Anda membangun chip yang berfungsi dengan baik di dunia nyata.
Desain Fisik
Tahap desain fisik adalah tempat Anda mengubah logika chip menjadi tata letak nyata. Anda memutuskan di mana setiap bagian chip akan ditempatkan dan bagaimana kabel akan menghubungkannya. Langkah ini penting dalam desain fisik VLSI karena menentukan seberapa baik chip Anda bekerja dan apakah chip tersebut dapat dibuat tanpa masalah.
Perencanaan Lantai
Tahap desain fisik dimulai dengan perencanaan lantai. Di sini, Anda membagi chip menjadi blok-blok dan memberi setiap blok ruangnya sendiri. Anda memikirkan seberapa besar ukuran setiap blok dan di mana akan meletakkannya. Perencanaan lantai yang baik membantu Anda menghindari area yang ramai dan memastikan sinyal dapat terpancar dengan cepat. Anda juga merencanakan ruang untuk saluran listrik dan jam. Langkah ini menentukan struktur untuk proses desain fisik VLSI selanjutnya.
Banyak alat yang membantu Anda dalam perencanaan tata ruang dan tugas-tugas lain pada tahap ini. Beberapa alat yang paling populer meliputi :
Synopsys IC Compiler II: Tempat dan rute cepat, desain sadar daya.
Mentor Graphics Calibre: Memeriksa aturan dan mencocokkan tata letak dengan skema.
ANSYS RedHawk: Memeriksa daya dan keandalan.
Tanner Tools: Baik untuk tata letak analog dan sinyal campuran.
Avanti Hercules: Memeriksa integritas sinyal dan daya.
OpenROAD: Alat sumber terbuka untuk desain fisik.
KLATencor L-Edit: Digunakan untuk tata letak IC khusus.
Kiat: Pilih alat yang sesuai dengan kebutuhan proyek dan keterampilan tim Anda.
Penempatan & Perutean
Setelah perencanaan lantai, Anda beralih ke penempatan dan perutean. Anda menempatkan setiap sel atau blok pada tempatnya. Anda ingin menjaga blok-blok terkait tetap berdekatan. Ini membantu sinyal bergerak lebih cepat dan menghemat daya. Anda juga memastikan chip tidak terlalu panas.
Selanjutnya, Anda akan merutekan kabel. Anda akan menggambar jalur bagi sinyal untuk bergerak di antara blok. Anda akan menyeimbangkan kecepatan dan menghindari jalur yang ramai. Anda juga akan memeriksa apakah tata letak Anda mengikuti aturan pembuatan chip. Langkah-langkah ini akan membantu chip Anda berfungsi dengan baik dan memudahkan proses produksi.
Anda mengikuti langkah-langkah utama berikut dalam tahap desain fisik:
Mempartisi dan menata denah chip.
Tempatkan sel dan blok.
Bangun pohon jam.
Rutekan kabelnya.
Periksa aturan dan kemampuan produksi.
Optimalkan daya.
Setelah Anda menyelesaikan tahap desain fisik, Anda memiliki tata letak yang siap untuk diproduksi. Langkah ini sangat penting untuk setiap proyek VLSI.
Desain untuk Testabilitas
Saat mengerjakan chip VLSI, Anda ingin memastikan chip tersebut dapat diuji dengan mudah. Desain yang berorientasi pada kemudahan pengujian membantu Anda menemukan masalah sejak dini dan memperbaikinya sebelum chip sampai ke pelanggan. Anda menambahkan fitur khusus ke chip Anda sehingga Anda dapat memeriksa apakah semuanya berfungsi sesuai rencana. Fitur-fitur ini mempercepat pengujian dan membantu Anda menghemat biaya selama produksi.
Fitur Tes
Anda menggunakan beberapa teknik untuk meningkatkan kemampuan uji pada chip Anda. Metode-metode ini membantu Anda mendeteksi kesalahan dan memastikan chip Anda berfungsi dengan baik.
Desain pemindaian memungkinkan Anda mengontrol dan memeriksa flip-flop di dalam chip selama pengujian.
Pemindaian batas membantu Anda menguji koneksi antara chip pada papan tanpa menggunakan probe.
Built-In Self-Test (BIST) menambahkan perangkat keras pengujian di dalam chip sehingga dapat menguji dirinya sendiri.
Memory BIST (MBIST) memeriksa blok memori di dalam chip Anda.
ATPG (Pembuatan Pola Uji Otomatis) menciptakan pola yang membantu Anda menemukan kesalahan setelah produksi.
Fitur-fitur ini meningkatkan cakupan pengujian dan mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk pengujian. Anda dapat menemukan kesalahan dengan cepat dan menghindari pengiriman chip yang rusak kepada pelanggan.
Tips: Tambahkan fitur pengujian sejak dini dalam proses desain Anda. Ini akan mempermudah pengujian dan menurunkan biaya.
Anda akan melihat banyak manfaat ketika menggunakan teknik-teknik ini. Tabel di bawah ini menunjukkan bagaimana desain untuk uji coba membantu chip Anda:
Manfaat | Deskripsi |
|---|---|
Deteksi kesalahan | |
Peningkatan Hasil Produksi | Anda memperbaiki masalah selama produksi dan mendapatkan lebih banyak chip yang bagus. |
Keandalan | Anda memastikan chip Anda bekerja dengan baik untuk waktu yang lama. |
Anda dapat menguji chip yang kompleks dengan lebih cepat dan akurat. Anda menghasilkan chip berkualitas tinggi yang berfungsi sesuai harapan.
Rantai Pemindaian
Rantai pemindaian berperan penting dalam pengujian chip VLSI. Anda menghubungkan flip-flop dalam sebuah rantai sehingga Anda dapat mengatur dan membaca nilainya selama pengujian. Pengaturan ini memungkinkan Anda memeriksa bagian dalam chip tanpa membongkarnya.
Anda menggunakan rantai pemindaian untuk menemukan kesalahan pada blok logika. Anda mengontrol setiap flip-flop dan mengamati bagaimana sinyal bergerak melalui chip Anda. Metode ini membantu Anda menemukan masalah yang mungkin terlewatkan oleh pengujian normal.
Dengan menambahkan rantai pemindaian, Anda membuat chip Anda lebih mudah diuji dan lebih andal. Anda juga mengurangi risiko kegagalan yang merugikan setelah chip Anda terpasang di produk.
Catatan: Jika Anda merencanakan rantai pemindaian dengan baik, Anda dapat menghemat waktu dan meningkatkan kualitas chip Anda.
Mengintegrasikan desain untuk kemudahan pengujian sejak dini membantu Anda mengurangi waktu pengujian dan menghindari kesalahan yang mahal. Anda membangun chip yang lebih tahan lama dan berkinerja lebih baik.
Analisis Waktu
Analisis timing membantu Anda memastikan chip Anda bekerja dengan kecepatan yang tepat. Langkah ini digunakan untuk memeriksa apakah sinyal bergerak melalui chip Anda cukup cepat. Jika Anda melewatkan analisis timing, chip Anda mungkin tidak berfungsi sesuai rencana. Dalam VLSI, analisis timing merupakan salah satu pemeriksaan terpenting sebelum Anda menyelesaikan desain.
Pengaturan Waktu Statis
Anda menggunakan analisis pewaktian statis (STA) untuk memeriksa pewaktian chip Anda tanpa menjalankan pola uji. STA memeriksa setiap jalur dalam rangkaian Anda dan memeriksa apakah sinyal tiba tepat waktu. Metode ini membantu Anda menemukan masalah sejak dini. Anda tidak perlu menggunakan vektor input, sehingga Anda dapat memeriksa semua jalur yang mungkin dengan cepat.
Berikut beberapa metode analisis waktu umum yang mungkin Anda gunakan:
Analisis Waktu Statis (STA)
Analisis Waktu Dinamis (DTA)
Analisis Waktu Statis Statistik (SSTA)
Analisis waktu penandatanganan
Analisis multi-sudut dan multi-mode (MCMM)
Analisis variasi pada chip (OCV)
STA memainkan peran besar dalam mencegah pelanggaran waktu. Anda menginginkan sinyal mencapai flip-flop dan register pada saat yang tepat. Jika sinyal tiba terlalu lambat atau terlalu cepat, chip Anda bisa gagal. Lebih dari 80% kegagalan desain pada silikon terjadi karena pelanggaran waktu. STA membantu Anda menghindari kesalahan-kesalahan yang mahal ini.
Catatan: Analisis waktu statis memeriksa kecepatan maksimum chip Anda dan memastikan semua sinyal tiba tepat waktu. Langkah ini penting agar chip berfungsi dengan baik.
Penutupan Waktu
Penutupan waktu adalah proses untuk memperbaiki semua masalah pengaturan waktu pada chip Anda. Anda ingin setiap sinyal memenuhi target pengaturan waktunya. Anda mungkin perlu mengubah desain, memindahkan blok, atau menyesuaikan panjang kabel. Penutupan waktu memang membutuhkan banyak upaya, tetapi sangat penting agar chip berfungsi dengan baik.
Anda mengikuti langkah-langkah berikut untuk mencapai penutupan waktu:
Menganalisis laporan waktu dari STA.
Temukan jalur yang gagal dalam pengaturan waktu.
Ubah desain Anda untuk memperbaiki jalur ini.
Jalankan STA lagi untuk memeriksa apakah Anda telah memperbaiki masalahnya.
Ulangi hingga Anda mencapai waktu penutupan.
Anda dapat menggunakan alat khusus untuk membantu pengaturan waktu penutupan. Alat ini menunjukkan jalur mana yang perlu diperbaiki. Anda dapat mengubah desain dan melihat hasilnya dengan cepat. Pengaturan waktu penutupan memastikan chip Anda bekerja dengan kecepatan yang Anda inginkan.
Tips: Mulailah mengerjakan penutupan waktu (timing closure) sejak dini. Memperbaiki masalah waktu di akhir bisa sangat sulit.
Anda memerlukan penutupan waktu sebelum dapat menyelesaikan desain VLSI Anda. Langkah ini memberi Anda keyakinan bahwa chip Anda akan berfungsi di dunia nyata.
Verifikasi Fisik
Verifikasi fisik memeriksa apakah tata letak chip Anda siap untuk diproduksi. Anda ingin memastikan chip Anda akan berfungsi dan mengikuti semua aturan pabrik semikonduktor. Langkah ini membantu Anda menemukan kesalahan sebelum memproduksi chip. Anda menggunakan berbagai pemeriksaan untuk melihat apakah tata letak Anda aman dan benar.
Berikut adalah tabel yang mencantumkan langkah-langkah utama dalam verifikasi fisik dan fungsinya:
Langkah Verifikasi | Tujuan |
|---|---|
Pemeriksaan Aturan Desain (DRC) | Memeriksa apakah tata letak mengikuti aturan pabrik pengecoran untuk lebar dan jarak. |
Tata Letak vs Skema (LVS) | Memastikan tata letak sesuai dengan rencana rangkaian, atau skema. |
Pemeriksaan Aturan Listrik (ERC) | Menemukan masalah kelistrikan seperti kabel yang hilang atau kapasitansi yang terlalu besar. |
DRC
Anda memulai dengan Pemeriksaan Aturan Desain, yang disebut DRC. Pemeriksaan ini memeriksa tata letak chip Anda dan membandingkannya dengan aturan pabrik pengecoran. Aturan ini menentukan seberapa lebar dan seberapa jauh jarak antar kabel. Jika Anda melanggar aturan ini, chip Anda mungkin tidak berfungsi atau sulit dibuat.
DRC (Device Correction Code) adalah bagian dari verifikasi fisik . Ini membantu Anda menemukan masalah seperti kabel yang terlalu berdekatan atau bentuk yang terlalu kecil. Memperbaiki masalah ini membuat chip Anda lebih mudah dibuat dan lebih andal.
Proses | Fokus | Tujuan |
|---|---|---|
DRC | Verifikasi Fisik | Memastikan chip dapat dibuat dengan mengikuti aturan desain. |
Tips: Selalu jalankan DRC sebelum Anda menyelesaikan tata letak. Langkah ini menghemat waktu dan biaya.
LVS
Setelah DRC, Anda melakukan Layout vs Schematic, atau LVS. Pemeriksaan ini memastikan tata letak Anda sesuai dengan rencana rangkaian Anda. Anda ingin setiap kabel dan komponen dalam tata letak Anda sesuai dengan skema Anda.
LVS adalah tentang verifikasi kelistrikan. Sistem ini memeriksa apakah chip Anda akan berfungsi sesuai rencana. Jika LVS menemukan kesalahan, Anda perlu memperbaikinya sebelum melanjutkan.
Proses | Fokus | Tujuan |
|---|---|---|
LVS | Verifikasi Listrik | Memastikan tata letak sesuai dengan skema untuk pekerjaan yang benar. |
Verifikasi fisik merupakan bagian penting dari proses VLSI. Dengan menggunakan DRC dan LVS, Anda memastikan desain Anda tepat dan siap untuk langkah selanjutnya.
pabrik
Setelah Anda menyelesaikan tapeout dalam siklus desain VLSI, Anda memulai fabrikasi . Langkah ini mengubah desain chip Anda menjadi sesuatu yang nyata. Ide-ide Anda berubah menjadi chip silikon. Chip-chip ini digunakan di telepon, komputer, dan perangkat lainnya.
Pengolahan Wafer
Pemrosesan wafer adalah bagian pertama dari pembuatan chip. Anda menggunakan selembar silikon tipis yang disebut wafer. Anda mengikuti banyak langkah untuk membangun lapisan dan sirkuit di atasnya. Setiap langkah menambahkan sesuatu yang penting pada chip Anda.
Berikut adalah langkah-langkah utama pemrosesan wafer :
Membersihkan permukaan
Anda membersihkan wafer untuk menghilangkan debu.Oksidasi Awal
Anda menumbuhkan lapisan oksida tipis pada wafer.Deposisi CVD
Anda menaruh material baru pada wafer dengan gas khusus.Pelapis Photoresist
Anda melapisi wafer dengan bahan yang bereaksi terhadap cahaya.Metalisasi dan Interkoneksi
Anda menambahkan logam untuk menghubungkan bagian-bagian chip.Poles Mekanik Kimia (CMP)
Anda memoles wafer untuk membuatnya rata dan halus.Pengujian dan Pengemasan Akhir
Anda menguji chip dan menyiapkannya untuk dikemas.
Anda dapat mengulangi beberapa langkah untuk membuat chip yang kompleks. Setiap tahap membantu Anda membangun chip yang sesuai dengan rencana Anda.
Kiat: Pemrosesan wafer yang cermat menghentikan cacat dan menghasilkan chip yang lebih baik.
Tangga Pengecoran
Setelah pemrosesan wafer, Anda mengirimkan chip Anda ke pabrik pengecoran untuk tapeout. Setiap pabrik pengecoran menggunakan metode pembuatan chip yang berbeda. Mereka memiliki gaya bisnis, teknologi, dan tujuan penelitian yang berbeda.
Berikut tabel yang menunjukkan apa yang dilakukan oleh produsen-produsen terkemuka :
Pabrikan | Model Bisnis | Fokus Node Proses | Fokus R&D |
|---|---|---|---|
TSMC | Pengecoran murni | Node proses yang lebih kecil | Meningkatkan node proses dan meningkatkan hasil |
Intel | Integrasi vertikal | Mendapatkan kembali pimpinan teknologi | Kemasan baru, chip AI, komputasi kuantum |
Samsung | Pengecoran dan chip memori | Node tingkat lanjut | Ide-ide baru dalam memori dan chip logika |
Pilihlah pabrik pengecoran yang sesuai dengan kebutuhan Anda. Beberapa pabrik pengecoran menghasilkan serpihan yang lebih kecil dan lebih cepat. Pabrik pengecoran lainnya mengerjakan kemasan baru atau fitur-fitur khusus. Langkah tapeout Anda bergantung pada keahlian terbaik pabrik pengecoran tersebut.
Fabrikasi merupakan bagian yang sangat penting dari siklus desain VLSI. Anda harus mengikuti setiap langkah untuk mendapatkan chip yang baik setelah tapeout.
Pengujian & Pengemasan
Pengujian Listrik
Anda harus memeriksa setiap chip sebelum meninggalkan pabrik. Pengujian kelistrikan memastikan chip Anda berfungsi sesuai rencana. Langkah ini membantu Anda menemukan masalah dalam pembuatan chip. Ada beberapa cara untuk menguji chip. Beberapa cara yang umum adalah:
Pemodelan kesalahan
Pembuatan Pola Uji Otomatis (ATPG)
Pengujian pemindaian batas (JTAG)
Pengujian fungsional
Pengujian parametrik
DFT memungkinkan Anda menambahkan fitur-fitur khusus saat merancang chip. Fitur-fitur ini memudahkan pengujian. Built-In Self-Test (BIST) memungkinkan chip menguji dirinya sendiri. Anda tidak memerlukan alat tambahan untuk ini. ATPG membuat pola pengujian untuk menemukan kesalahan dengan cepat. Metode ini membantu Anda menghemat uang dan waktu. Anda dapat memperbaiki masalah sebelum pelanggan menerima chip. Pengujian yang baik berarti hanya chip yang berfungsi yang diberikan kepada pengguna. Hal ini membuat pengguna senang.
Tips: Pengujian kelistrikan membantu Anda mendeteksi kerusakan lebih awal. Ini memastikan chip VLSI Anda berfungsi dengan baik.
Metode Pengemasan
Setelah pengujian, Anda harus melindungi chip dan menghubungkannya. Pengemasan akan melakukan tugas ini untuk Anda. Cara Anda mengemas chip memengaruhi kinerjanya. Pengemasan juga memengaruhi daya tahannya. Anda perlu mempertimbangkan panas, daya, dan sinyal.
Teknologi interkoneksi sangat penting dalam pengemasan. Micro-bump , through-silicon vias (TSV), dan redistribution layers (RDL) membantu menghubungkan chip. Micro-bump bagus untuk tautan chip-ke-substrat. Namun, micro-bump dapat menimbulkan masalah akibat panas dan getaran. Elektromigrasi dan migrasi termal dapat mengurangi keandalan.
TSV memungkinkan sinyal dan panas bergerak naik turun di dalam chip. Hal ini membantu chip bekerja lebih baik. Namun, material yang berbeda dapat retak atau pecah ketika chip menjadi panas atau dingin.
Untuk membuat kemasan yang lebih baik, Anda harus mempelajari panas, listrik, dan gaya. Penggunaan material baru seperti interkoneksi berdensitas tinggi dan material termal canggih membantu mengendalikan panas. Hal ini juga membuat kemasan lebih awet. Seiring kemasan menjadi lebih cepat dan kecil, desain kemasan yang baik menjadi semakin penting.
Anda dapat melihat bahwa pengujian dan pengemasan sama pentingnya. Keduanya membantu chip Anda bekerja dengan baik dan tahan lama.
Validasi Silikon
Setelah selesai membuat chip, Anda perlu memeriksa apakah chip tersebut berfungsi sesuai rencana. Langkah ini disebut validasi silikon. Anda ingin memastikan chip Anda sesuai dengan desain asli dan berfungsi dengan baik di dunia nyata.
Pemeriksaan Pasca-Fabrikasi
Setelah fabrikasi, Anda menguji chip pertama yang datang dari pabrik. Chip ini disebut prototipe. Anda menempatkannya pada papan khusus dan menjalankan banyak pengujian. Anda mencari masalah yang tidak terdeteksi selama pemeriksaan sebelumnya. Terkadang, bug lolos dari putaran pengujian pertama. Sekarang, Anda dapat menemukannya karena chip berjalan pada kecepatan sistem yang sebenarnya.
Anda mengikuti proses standar untuk validasi silikon:
Verifikasi pra-silikon menggunakan perangkat lunak untuk menguji chip Anda sebelum diproduksi. Anda menjalankan kasus uji dalam simulator. Langkah ini memeriksa apakah kode RTL Anda sesuai dengan spesifikasi.
Validasi pasca-silikon dimulai setelah Anda mendapatkan chip asli. Anda menguji chip tersebut pada perangkat keras. Anda melihat cara kerjanya secara langsung dan dalam kondisi nyata.
Catatan: Validasi pasca-silikon membantu Anda menemukan masalah yang hanya muncul saat chip berjalan pada kecepatan penuh atau di lingkungan nyata.
Produk akhir
Setelah semua pemeriksaan selesai, Anda akan tahu apakah chip Anda siap dipasarkan. Anda akan melihat kinerja chip, seberapa banyak daya yang digunakan, dan apakah chip tersebut memenuhi semua target Anda. Jika menemukan masalah, Anda dapat memperbaikinya sebelum memproduksi lebih banyak chip.
Berikut adalah tabel sederhana untuk menunjukkan perbedaan antara langkah pra-silikon dan pasca-silikon:
Langkah | Ketika Itu Terjadi | Apa yang Anda Uji | Kecepatan Pengujian |
|---|---|---|---|
Verifikasi Pra-silikon | Sebelum fabrikasi | Simulator perangkat lunak | Bukan kecepatan sistem yang sebenarnya |
Validasi Pasca-silikon | Setelah fabrikasi | Perangkat keras nyata | Kecepatan sistem nyata |
Anda memerlukan validasi silikon untuk memastikan chip VLSI Anda berfungsi sesuai rencana. Langkah ini memberi Anda keyakinan bahwa desain Anda akan berhasil di dunia nyata.
Anda membuat desain chip VLSI lebih andal dengan mengikuti setiap tahapannya. Dengan cara ini, Anda dapat menghindari kesalahan dan menjaga pekerjaan Anda tetap stabil. Memahami alur desain VLSI membantu Anda meningkatkan kecepatan, ukuran, dan penggunaan daya. Hal-hal baru seperti otomatisasi berbasis AI dan integrasi 3D mengubah masa depan VLSI. Jika Anda ingin berkembang dalam pekerjaan Anda, pelajari keterampilan baru, dapatkan sertifikat , dan bicaralah dengan para ahli. Siklus ini membantu Anda membangun chip yang lebih baik dan tetap unggul dalam teknologi.
kecenderungan | Dampak pada Teknologi Semikonduktor |
|---|---|
Otomatisasi desain berbasis AI | Membuat desain chip lebih cepat dan mudah |
Strategi optimasi daya | Membantu perangkat kecil bekerja lebih baik |
Teknik integrasi 3D | Memberikan kontrol kecepatan dan panas yang lebih baik |
Pendekatan yang mengutamakan keamanan | Menjaga chip tetap aman dari peretas |
Alat simulasi tingkat lanjut | Memeriksa desain lebih cepat dan lebih akurat |
Periksa apa yang Anda ketahui dan perbaiki titik lemahnya.
Ikuti kelas khusus.
Bertemu dan berbicara dengan orang-orang di lapangan.
FAQ (Pertanyaan Umum)
Apa itu siklus desain VLSI?
Anda mengikuti siklus desain VLSI untuk membuat chip langkah demi langkah. Siklus ini membantu Anda merencanakan, membangun, dan menguji chip Anda. Setiap tahap memastikan chip Anda berfungsi dengan baik dan memenuhi kebutuhan Anda.
Mengapa VLSI penting dalam elektronika?
Anda menggunakan VLSI untuk memasukkan jutaan komponen kecil ke dalam satu chip. Hal ini membuat perangkat lebih kecil, lebih cepat, dan lebih pintar. Ponsel, komputer, dan mobil semuanya menggunakan chip VLSI agar berfungsi lebih baik.
Bagaimana Anda memulai proyek desain?
Mulailah dengan menuliskan apa yang Anda inginkan dari chip Anda. Tetapkan tujuan yang jelas dan daftarkan fitur-fiturnya. Ini membantu Anda dan tim tetap fokus dan menghindari kesalahan.
Alat apa yang membantu desain VLSI?
Anda menggunakan perangkat lunak khusus untuk menggambar , menguji, dan memeriksa chip Anda. Alat seperti Synopsys, Mentor Graphics, dan Cadence membantu Anda mendesain, mensimulasikan, dan memverifikasi chip Anda sebelum membuatnya.
Bisakah Anda memperbaiki kesalahan setelah membuat chip?
Anda dapat menemukan dan memperbaiki beberapa kesalahan selama pengujian. Jika Anda menemukan masalah besar, Anda mungkin perlu mengubah desain dan membuat chip baru. Perencanaan yang cermat membantu Anda menghindari kesalahan yang mahal.
