1.8 Grundlagen der Digitaltechnik

Informatik V, Kap. 8, WS 98/99
Stecker-
leiste
Platine
42
MSI / SSI - Bausteine
Abb. 8.65b: System-Implementierung durch Platine mit Standard-SSI / MSI-Bausteinen
Dazwischen existieren weitere Alternativen. Vor allem haben anwendungsspezifische Integrierte
Schaltkreise (ASICs) seit ca. 15 Jahren eine erhebliche Bedeutung erlangt. Dies sind für eine
spezielle Anwendung durch den Systementwickler (z. B. für ein Motor-Management beim
Kraftfahrzeug oder eine Gerätesteuerung) vom Anwender spezifizierte (und oft auch entworfene)
und danach bei einem Halbleiter-Hersteller gefertige ICs.
Sie werden heute ergänzt durch hochintegrierte, beim Systementwickler anwendungsspezifisch
programmierbare Logik-Bausteine.
Diese werden als "programmable logic devices" (PLDs), "programmable array logic" (PAL) oder
auch als "field-programmable gate arrays" (FPGAs) bezeichnet.
8.9.2 Entwurfstechnologien für ASICs
Seit etwa 1980 wurde, angestoßen von Carver Mead und Lynn Conway von Xerox PARC in Palo
Alto (Ca.), die Technologie des anwendungsspezifischen IC-Entwurfs entwickelt.
Im 1980 erschienenen Buch "Introduction to VLSI Systems" wird eine auf den Möglichkeiten der
nMOS-Schaltungstechnik beruhende Entwurfstechnologie für ICs eingeführt.
Ausgehend von geometrischen Entwurfsregeln des Halbleiter-Herstellers, die z. B. minimale Weiten
und Abstände von Leitungen, Kontakten und Transistoren betreffen, kann ein Schaltkreis in allen
Teilen entworfen werden.
Dazu gehört natürlich eine Technologie des rechnergestützten Schaltungsentwurfs, die sich auch seit
den 70er Jahren kontinuierlich entwickelt hat.
Eine solchen Entwurfsstil, bei dem ein Schaltkreis-Entwickler vom Transistor aufwärts einen ganzen
Prozessor entwirft, wird heute weitgehend als "voll kundenspezifisch" (full custom) bezeichnet. Der
Schaltkreis wird dann entsprechend der Vorgabe auch vollständig kundenspezifisch gefertigt.
Dieser Ansatz hat den wesentlichen Vorteil, daß durch einen entsprechend ausgebildeten und
erfahrenen Entwerfer (oder ein Bataillon davon für einen Pentium) die Möglichkeiten des jeweils
verfügbaren Prozeßes am weitestgehenden ausgeschöpft werden können. Dem gegenüber steht eine
Reihe von Nachteilen:
− der (die) Schaltungsentwickler muß mit der Halbleiter-Schaltungstechnik in Detail vertraut sein
− der Entwurf erfordert eine Reihe komplizierter (und auch teurer) rechnergestützter
Entwurfswerk-zeuge
− die Entwurfszeiten sind lang
− das Risiko, insbesondere für Anfänger, Entwurfsfehler zu machen, ist sehr hoch.
Abb. 8.66 zeigt vereinfacht die für den Full-Custom-Entwurf notwendigen Daten und Werkzeuge.