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技術(shù)專(zhuān)題
如何設計可靠的模擬ASIC
在電路板和組件的設計之間可能存在類(lèi)似的脫節。這是可以理解的，因為通常選擇組件進(jìn)行電路板設計，然后有效地放置它們以實(shí)現最佳操作。IC通常位于這些選定的組件中。但是，有時(shí)需要特殊功能并且必須設計IC?？赡芰钊梭@訝，但是設計這些設備與設計PCBA有很多共同點(diǎn)。在查看了通用的專(zhuān)用IC（ASIC）之后，我們將比較電路板和模擬ASIC設計，以確定如何最好地設計這些特殊組件以提高可靠性。
如果您提到IC設計的主題，首先想到的可能是帶有類(lèi)似組件的芯片，這些組件可以屬于以下類(lèi)別之一。
IC類(lèi)別
→小規模集成（SSI）： <100個(gè)組件或?10個(gè)邏輯門(mén)
→中規模集成（MSI）： <500個(gè)組件或10-100個(gè)邏輯門(mén)
→大規模集成（LSI）： 500-300000個(gè)組件或> 100個(gè)邏輯門(mén)
→超大規模集成（VLSI）： > 300000組件
條款如非常非常大規模集成（VVLSI）和超大規模集成電路（ULSI）有時(shí)用來(lái)指示更大的器件密度，但它是使用VLSI作為籠統的詞所有這些比較常見(jiàn)的。
除了基于規模的分類(lèi)之外，IC還根據定制量進(jìn)行分類(lèi)?？梢赃M(jìn)行某種程度的定制的IC被稱(chēng)為ASIC，因為它們允許或要求設計人員針對特定功能或應用定制IC，如下所示。
ASIC類(lèi)型
?全定制
?半定制
?門(mén)陣列
?標準單元
?可編程
?FPGA
?PLD
列出的示例（包括FPGA和PLD）是非常常見(jiàn)的ASIC，其用法消除了設計人員的設計責任，例如IC和IC封裝設計中的組件放置。
設計板與設計ASIC組件
取決于應用程序所需的ASIC類(lèi)型，其設計可能與設計PCB布局非常相似，如下表所示。
|
PCBA和ASIC設計的比較 |
||||
|
要求 |
印刷電路板 |
全定制ASIC |
半定制ASIC |
可編程ASIC |
|
IC封裝選擇 |
是 |
是 |
是 |
是 |
|
IC封裝設計 |
沒(méi)有 |
可能* |
沒(méi)有 |
沒(méi)有 |
|
元件選擇 |
是 |
是 |
沒(méi)有 |
沒(méi)有 |
|
布局和布線(xiàn) |
是 |
是 |
變化 |
沒(méi)有 |
|
電源和接地 |
是 |
是 |
是 |
是 |
|
間距和間隙限制注意事項 |
是 |
是 |
沒(méi)有 |
沒(méi)有 |
*可以選擇標準IC封裝，也可以設計全新的封裝。
如上所示，ASIC的設計與PCBA布局的設計可比。對于完全定制的ASIC設計，幾乎沒(méi)有什么區別，而對于可編程ASIC，則只有最小的布局要求。相反，對于FPGA和PLD，具有挑戰性的任務(wù)是選擇適當的互連和外部組件以實(shí)現所需的操作功能。無(wú)論哪種情況，可靠的操作始終是首要目標。
模擬ASIC可靠性設計
半定制和可編程ASIC主要由晶體管組成，而晶體管由邏輯門(mén)組成。因此，在最基本的水平上，這些組件可作為數字設備運行。但是，ASIC通常是可與模擬和數字電路一起使用的混合信號組件。在這種情況下，這些組件可以稱(chēng)為模擬ASIC。設計這些組件時(shí)，必須考慮許多與模擬PCBA設計相同的問(wèn)題，如下所示。
模擬ASIC設計技巧
?確定最佳包裝類(lèi)型
IC封裝類(lèi)型的選擇很重要，因為它決定了是否需要定制設計。如果有可能，最好選擇預先存在的包裝設計。IC封裝設計是一項高級功能，需要您使用正確的PCB設計工具。
組件包設計向導。
?確保布局通過(guò)DRC
如果需要布線(xiàn)和布局，則至關(guān)重要的是，按照PCBA設計的要求進(jìn)行設計，以?xún)?yōu)化信號完整性并最小化EMI問(wèn)題。實(shí)現此目的的最佳方法是利用ASIC的DRC指南。就像電路板設計一樣，需要對ASIC設計的可制造性進(jìn)行驗證。?進(jìn)行仿真和分析
優(yōu)化ASIC開(kāi)發(fā)的最佳方法之一是在設計過(guò)程中和制造之前確保性能和功能。為此，如下所示通過(guò)使用PSpice之類(lèi)的工具通過(guò)仿真來(lái)分析設計。