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Gate arrayGate array

Component arrayComponent array

Standard cellStandard cell

PLDPLD

Circuiti integrati semi-custom

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Gate arrayGate array

Component arrayComponent array

Standard cellStandard cell

PLDPLD

Circuiti integrati semi-custom

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Introduzione

Oltre che nel settore digitale,

attualmente, gli ASIC trovano

larghissima applicazione anche

in campo analogico.

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Introduzione

Sebbene la distinzione

delle “due elettroniche” sia

fatta ancor oggi da molti tra

applicazione digitale e

analogica, la tendenza è

quella di integrare su

singolo chip circuiti di tipo

sia digitale che analogico.

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Introduzione

La corretta distinzione ha

ancora senso invece soltanto se

operata tra quella che viene

denominata elettronica di

potenza e la parte di elettronica

che invece lavora sul

condizionamento, l’elaborazione

e il trattamento dei segnali.

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Component array

I component array sono dispositivi

orientati prevalentemente ad appli-

cazioni analogiche.

Costituiscono in pratica l’equi-

valente analogico dei gate array.

La tecnologia utilizzata per la loro

realizzazione è fondamentalmente

quella bipolare.

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Component array

Anche una applicazione puramente analogica può infatti pensarsi di essere realizzata a livello di gate array.

Anche in questi circuiti integrati esiste una matrice regolare di celle di base.

I dispositivi sono prediffusi fino alle fasi che precedono le interconnes-sioni che invece vengono lasciate al progettista.

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Come nei gate array, nei component array il nucleo (core) del chip è costituito da un insieme di celle. Ogni cella è ottimizzata per funzioni di tipo analogico e contiene transistor NPN e PNP, diodi Schottky e resistori.

Le interconnesioni che pos-sono essere definite permettono la realizzazione di un qualunque circuito analogico utile all’ampli-ficazione, al condizionamento o al filtraggio di segnali.

Celle

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Tecnologia

In questo modo vengono sfruttati i pregi di ciascuna tecnologia impiegata e non si perde il vantaggio dell’integrazione su singolo chip.

Accanto alla tecnologia bipolare sono stati sviluppari component array a tecnologia mista:

• BiCMOS

• BiFET

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Elemento base

Il primo problema della ottimizzazione di un array completamente analogico è quello relativo alla definizione del più generico elemento di base.

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Il transistor come elemento base

Naturalmente è il transistor ad essere scelto quale componente di base. Tale definizione tuttavia non prescinde dal causare notevoli problemi per ciò che concerne la geometria dei singoli elementi attivi di base.

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Il transistor come elemento base

Dev’essere infatti prevista la presenza di elementi passivi, resistori in silicio policristallino e condensatori che vanno interposti tra gli elementi attivi. La loro disposizione è piuttosto casuale e generalmente porta a un cattivo sfruttamento dell’area del chip.

E’ per tale motivo che nello sviluppo dei component array di tipo analogico si è giunti a nuove architetture denominate Tile Array.

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Tile array

Nei Tile Array l’elemento di base è costituito da una mattonella (tile) che contiene un determinato numero di transistor e di elementi passivi. Il singolo elemento di base viene replicato un numero di volte dipendente dal taglio scelto, per formare una sorta di mosaico.

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Tile array

La definizione della funzionalità avviene nell’ambito del singolo elemento base ottenendo così uno sfruttamento del silicio migliore e un incremento delle prestazioni in relazione alla vicinanza degli elementi interconnessi.

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Tile array

Con tale approccio si ha inoltre il vantaggio di poter estrarre da librerie realizzate dal costruttore, celle riconducibili a funzioni di tipo standard.

Nel caso di array analogici non esistono problemi legati alla simulazione che può essere sviluppata completamente su simulatori di tipo commerciale quale ad esempio SPICE.

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Metodologia di progettazione

Mentre il progetto di un gate array digitale deve comportare una buona conoscenza teorica confortata da una certa pratica, nel progetto di un array analogico è più importante il metodo empirico, fondato cioè sull’esperienza, che non su uno studio esaustivo del sistema.

Le variabili che intervengono nella definizione di una parte analogica sono spesso molto elevate e generalmente sono mutuamente interagenti rendendo molto difficile la definizione del loro valore ottimale.

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Test

La fase finale di test non comporta problemi particolari sulle apparecchiature da impiegare in quanto vengono utilizzate macchine ATE (Automatic Test Equipmet) adibite al normale test di componenti integrati di tipo analogico.