DISPOSITIVI

ASICApplication Specific Integrated

Circuit

De Faveri Martina Classe 3 BET

Vantaggi nell’utilizzo di dispositivi ASIC

•Drastica riduzione dello spazio occupato nel circuito stampato;

•Elevatissima affidabilità;

•Velocità di lavoro più alta;

•Minor costo unitario per produzioni su larga scala;

•Maggiore protezione contro le imitazioni

Classificazione dei dispositivi ASIC

P R O M , P A L ,P L A , P L S

P L D

E P R O M ,E 2 P R O M ,

G A L , F P G A

E P L D

P rog ram m ab ili

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A S IC

Dispositivi programmabili

Considerando gli ASIC programmabili, si possono distinguere i PLD (programmable logic device), programmabili una sola volta dall'utente e i dispositivi EPLD (eresable programmable logic device), che consentono la cancellazione e la riprogrammazione. I principi su cui si basano queste due classi di componenti sono rispettivamente analoghi a quelli delle PROM e a quelli delle EPROM ed E2PROM.

PromLe PROM (ROM programmabili) hanno una struttura a matrice cioè il costruttore fornisce una memoria in cui ad ogni incrocio è presente un collegamento realizzato con un diodo in serie ad un fusibile.

Programmazione di una Prom

L’utente con opportune apparecchiature ed operazioni fa passare una corrente in grado di fondere il fusibile, senza danneggiare il resto del circuito, riuscendo così a mantenere solo i collegamenti desiderati. Uno dei problemi maggiori è costituito dai vapori metalli che potrebbero depositarsi nuovamente sul circuito in modo incontrollato.

Struttura di una Prom

Matrice and fissa

Matrice or programmabile

Linee ingresso

Linee prodotto Uscite

Fusibili per la programmazione:

Tabella di delle uscite dopo la programmazione della Prom

Uscite O1 O0

Combinazioni delle entrate

Circuito dopo la programmazione

PAL

Le PAL rispetto alle prom presentano una maggiore possibilità di programmazione rispetto alle prom e una conseguente riduzione dello spazio occupato

Struttura di una PAL

Matrice and programmabile

Matrice or fissa

Linee prodotti

Linee ingresso

Uscite

Programmazione di una PAL

Esempio di mappatura di una PAL (fusibili)

Ogni trattino indica un fubile fuso in fase di costruzione

Ogni crocetta invece indica un fusibile che l’utente può fondere

PLA

Le PLA contengono reti che realizzano n funzioni combinatorie di n variabili, n porte AND, n porte OR

PLA

A seconda delle neccessità del programmatore, si possono variare le loro caratteristiche interne grazie ad una tensione che interrompe i collegamenti tra le varie porte. Il grado di personalizzazione rispetto ad una PAL è molto maggiore.

Struttura di una PLAMatrice or programmabile

Matrice and programmabile Uscite

Linee prodotto

Linee ingresso

Dispositivi a mascheratura

Si possono ottenere con questo tipo di lavorazione, sebbene sia molto più complessa e quindi meno utilizzata, circuiti molto più complessi rispetto ai dispositivi programmabili.

Come esempi possiamo vedere i Gate Array e le Standard Cell.

Gate Array

Sono circuiti integrati costituiti da un numero elevatissimo di blocchi logici elementari identici, che l'utente deve collegare opportunamente secondo l’utilizzo da farsi.

Struttura di un Gate ArrayNucleo Periferia

Buffer

Piazzola

Blocco

Canale

Collegamenti nei Gate Array

Tipicamente un gate array incorpora da 100 a diverse migliaia di porte equivalenti. I vari blocchi sono separati dai canali che ospitano i collegamenti (wiring channel). Intorno al nucleo si estende una periferia contenente i buffer di I/O, in genere bidirezionali, e le piazzole (pad) per i collegamenti con i terminali del contenitore.

Standard cell

Queste sono le più avanzate soluzioni nel campo dei componenti ASIC. Infatti anche la programmazione è diversa sebbene il modo di progettarle è uguale. Inoltre con le standard cell è possibile realizzare contatori registri senza grande difficoltà.

Programmazione di una standard cell