Estoy leyendo una historia de EDA para ASIC porque tengo curiosidad acerca de cómo se produjeron en masa los circuitos integrados más antiguos.
El artículo menciona explícitamente que a principios de la década de 1970, se usó SPICE para simular el comportamiento del circuito, y se diseñó el rubilito cortado para garantizar que el diseño del ASIC coincidiera con el esquema correctamente (diseño versus esquema):
Lo que ahora conocemos como verificación física del diseño consistía en tomar planos de los diseños, fijarlos en la pared o colocarlos sobre una mesa de luz y hacer que la gente tratara de encontrar errores. Por lo tanto, la verificación física fue uno de los primeros negocios que se adoptaron en el espacio emergente del diseño personalizado (consulte "Cuanto más cambian las cosas, más permanecen igual").
Sin embargo, el artículo realmente no explica cómo los diseñadores se aseguraron de que las características de ASIC, como las puertas, funcionaran correctamente cuando el diseño se redujo para crear una máscara. Suponiendo que un error de máscara ASIC fuera comparativamente costoso en el pasado como lo es hoy, ¿qué técnicas se usaron para minimizar el riesgo de una máscara defectuosa debido a las dimensiones físicas inadecuadas de las características, como una puerta?
Teniendo en cuenta que la geometría es importante para un ASIC, ¿se usaron normalmente las predicciones de la intensidad del campo usando las ecuaciones de Maxwell (análogas a un solucionador de campo 2.5D para PCB hoy en día) o fueron suficientes los modelos de transistores simples basados en la longitud y el ancho? ¿O las tolerancias de las dimensiones físicas eran lo suficientemente grandes como para no ser una fuente significativa de error durante el diseño manual?
Para reducir el alcance de la pregunta, supongamos ASIC digitales de la época como TTL o 6502.
También brinde la mejor oportunidad de que un dispositivo funcione como se espera en una biblioteca de celdas asic que solíamos trabajar en un sistema de abstracción creciente.
Los modelos de especias para la tecnología se escribirían sobre la base de la teoría del transistor mos y se verificarían con un chip de prueba que contenía algunos dispositivos. La teoría del transistor siempre pareció ser bastante precisa, pero en ese momento no estábamos tratando con tecnología submicrónica con un montón de efectos secundarios.
Este modelo de especia se usaría para desarrollar el resto de las celdas de la biblioteca. Estas células se colocarían en un chip de prueba. Esto se fabricaría en las "esquinas" de la tecnología. Esto implica la introducción deliberada de variaciones de fabricación (dopaje, geometría, etc.) para dar los casos más rápidos y más lentos. El chip de prueba se evaluaría para producir los modelos de simuladores digitales que se utilizarían para el diseño de dispositivos individuales.
No vuelvo a los días de rubylith, pero recuerdo hacer verificaciones manuales de conectividad celular en impresiones transparentes de colores (una por capa) antes de la computadora CVS (verificación de conectividad por computadora). Tomó unos días para un asic de puerta de 3k.
En los primeros días, cuando todo se hacía cortando rubilito, obtener y medir las dimensiones correctas era fundamental, pero los dispositivos eran muy simples. En los primeros días de CAD, las celdas se establecieron como celdas en forma de cortador de galletas y en esa etapa pudimos asumir que las geometrías generadas por computadora dentro de una celda y para la conectividad eran correctas.
Los transistores se miniaturizaron en un proceso muy incremental.
Por ejemplo, preguntas sobre TTL. La primera puerta NAND cuádruple 7400 se consideró en su momento una hazaña de integración. Hubo muchos pasos iterativos antes de experimentar con transistores más pequeños y conectar múltiples transistores junto con otros componentes pasivos. Las dimensiones eran relativamente grandes, por lo que la difracción de la luz era una fuente de error insignificante.
MSI, cosas como los contadores TTL, el 74161 por ejemplo, se hizo cortando y pegando varias puertas juntas. Las mesas de luz se utilizaron para superponer un diseño de transistor común y conocido en plástico transparente sobre cada puerta. Sería trivial verificar las dimensiones de cada puerta a partir de la alineación. El principal trabajo humano intensivo fue verificar la conectividad.
La industria se movía con un refinamiento gradual, geometrías cada vez más pequeñas, una integración cada vez mayor, pero permaneciendo todo el tiempo dentro de algo que se podía cortar y pegar y que era posible verificar. Obviamente, las superposiciones solo pueden verificar áreas pequeñas. Las herramientas EDA simplemente aumentaron el área y la complejidad que era posible verificar con confianza en unas pocas semanas o meses. No sé exactamente dónde estaba el 6502 en esa ruta.
¿Cómo construían las locomotoras antes del cad-cam?
Antes de las computadoras, se trataba de matemáticas, habilidad y experiencia y, en muchos casos, prueba y error. Se tuvieron que cometer muchos errores para obtener dicha habilidad y experiencia.
En los primeros días, la integración tampoco era muy grande, por lo que algunos de los puntos más finos no eran tan críticos.
A medida que hemos progresado, gran parte de esa "habilidad y experiencia" se ha programado en los conjuntos de herramientas informáticas que ahora están disponibles.
Es cuestionable si nos hemos vuelto más inteligentes como resultado de eso. ¿Quién recuerda los números de teléfono de las personas en estos días?
A las personas con cuchillos Exacto se les pagaba mucho dinero para convertir cuidadosamente los esquemas en diseños. Hubo muchas oportunidades para optimizar el rendimiento, porque el diseñador/ingeniero y la persona encargada del diseño tenían acceso práctico al emisor, a la base, al colector ya las ubicaciones de contacto de pozos profundos. Las celdas estándar eran opcionales; compartir piezas de diseño, para reducir los parásitos, fue un truco utilizado.
Para verificar, el diseño, después de ser digitalizado en estaciones de trabajo Gerber o Calma, se imprimió en hojas de 6' por 20' y se colgó en la pared. Se entregaron sobornos/cerveza por encontrar errores.
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