¿Existen tutoriales de diseño de circuitos integrados?

Estoy tratando de hacer esto lo menos basado en opiniones posible.

Hay muchos libros de texto y recursos sobre cómo funcionan los transistores y varias cosas que están hechas de transistores. Sin embargo, en todas mis búsquedas, el único tutorial que he visto para el diseño de IC real es este. En mi lectura inicial, sin embargo, parece bastante "fuera de mi cabeza", como en "Creo que hablaré de esto ahora".

¿Hay otros tutoriales de diseño de circuitos integrados ? Ni siquiera estoy pidiendo una clasificación, solo si existen en primer lugar.

Editar: en la universidad, tomé un curso llamado "Diseño de circuito integrado analógico y de señal mixta"; la mayor parte de nuestro tiempo lo dedicamos a hablar sobre los diferentes tipos de amplificadores operacionales y sus diferentes méritos y limitaciones. El proyecto final fue diseñar un amplificador operacional, utilizando uno de los cuatro tipos mencionados en la clase (dos etapas, telescópico, cascada plegada y espejo de corriente) para cumplir con uno de los cuatro conjuntos diferentes de especificaciones de diseño. Pero parecía que nos habían arrojado a lo más profundo con una comprensión de lo que era nadar, pero sin tener idea de cómo hacer una braza.

Esencialmente, en el diseño de circuitos integrados, hay muchas perillas para girar para lograr su objetivo; tantas perillas, de hecho, que a veces se vuelve un poco abrumador, y no sé por dónde empezar. Me preguntaba si había algún recurso, no sobre cómo funcionan estos bloques IC y IC, sino sobre cómo diseñarlos y usarlos de manera efectiva.

Tengo algunos libros de texto sobre diseño de circuitos integrados analógicos y digitales, pero tengo la sensación de que no es exactamente lo que estás buscando. Yo también tengo curiosidad por saber si existen tales tutoriales.
¿Quiere decir para usar en una herramienta de software específica o más como consejos generales para colocar circuitos en circuitos integrados como uno seguiría al colocar esos mismos circuitos en PCB? Creo que un tutorial completo es raro porque no es una tarea que comúnmente realice una sola persona.
@Samuel Más lo segundo que lo primero. Ver editar arriba.
Esta es una buena pregunta, pero es complicada porque depende en gran medida de lo que sepa. Conocer los conceptos básicos de los transistores y sus parámetros puede ayudarlo con circuitos integrados como amplificadores operacionales o lógica digital. Pero al igual que programar un script, debe saber lo que necesita antes de poder implementar un algoritmo para resolver lo que necesita hacer.
El diseño de circuitos integrados siempre debe comenzar con el negocio de la demanda del mercado, las especificaciones del cliente, las decisiones de fabricación/compra y luego las excelentes especificaciones y tolerancias de ingeniería.
@KingDuken En mi caso personal, estoy casi un año después de terminar una licenciatura en ingeniería electrónica. No fue hasta mi último año que alguien me dijo que las empresas quieren títulos de maestría para diseñadores de circuitos integrados de nivel de entrada; Siento que tengo una buena cantidad de conocimiento mientras que me faltan habilidades .
No me preocuparía demasiado por las habilidades , las aprenderá en el trabajo. Debe tener los conceptos básicos cubiertos para el análisis de circuitos, saber cómo funcionan los semiconductores, etc. y básicamente saber cómo usar un simulador. Idealmente, comenzaría en una empresa donde haya ingenieros más experimentados de los que pueda aprender. Comparado con lo que sé ahora y lo que sabía cuando salí de la Universidad (con una maestría), sabía, uhm, no tanto. Pensé que 10 MHz era una frecuencia bastante alta. ¡Ahora diseño a 60 GHz!
@JohnDoe Wikipedia hace un muy buen trabajo simplificando las cosas. No estoy poniendo esto en las respuestas, pero solo le estoy dando un ejemplo de dónde puede encontrar buena información. Por ejemplo, este es un buen ejemplo de dónde puede encontrar información . Hay una sección muy excelente de cómo se concibió el conocido amplificador operacional 741. Creo que un estudiante universitario debería ser capaz de entender esto.
También estoy de acuerdo con @Bimpelrekkie. Como ingeniero de nivel de entrada, mi jefe y los PM no esperan que sepa cómo ser ingeniero de inmediato. No es realista pensar que alguien que acaba de salir de la universidad se desempeñará como un ingeniero de educación física, certificado PMP, doctorado en filosofía. Un ingeniero de nivel de entrada, como lo que serás pronto, es muy parecido a ser un pasante con un sueldo excesivo. Tendrás entrenamiento cuando estés en el nivel de entrada. No hay nada de qué asustarse. Tu jefe y PM sabrán que eres nuevo y serán amables contigo porque ellos también han estado allí. Pueden empatizar.
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Respuestas (3)

Entonces, soy un diseñador de circuitos integrados analógicos. Diseño circuitos con funciones analógicas para usar en un IC. Mis primeros circuitos para usar en un chip que diseñé cuando todavía estaba en la universidad en la década de 1990.

No soy un diseñador de circuitos integrados digitales, no defino funciones en Verilog/VHDL que luego se sintetizan (se convierten en un diseño que va a un chip). Sin embargo, hago diseños lógicos pequeños/simples, pero los trato igual que mis circuitos analógicos. Así que no hay generación automática de diseño, por ejemplo.

De hecho, el libro de Hans Camenzind analiza brevemente de qué se trata (parte del) diseño de circuitos integrados analógicos.

Como ha descubierto, hay muchas cosas que necesita cubrir antes de poder diseñar sus propios circuitos para usar en un chip. Diría que es simplemente demasiado para cubrir en un "tutorial".

Necesitas saber:

  • cómo funcionan los semiconductores que incluye unión PN, diodo, BJT (NPN, PNP) y/o NMOS/PMOS.

  • Ser capaz de realizar análisis de circuitos (pequeña señal), por ejemplo, determinar el ancho de banda y la ganancia de un circuito determinado.

  • Tener una comprensión básica de cómo los componentes (diodos y todos los mencionados anteriormente) se realizan en un chip

  • ser capaz de usar un simulador de circuito, crear un prototipo de un IC puede costar mucho , piense en $ 10000 hasta 1 millón de dólares, así que hacemos el diseño en un simulador.

  • ser capaz de comprender el manual de diseño que viene con el proceso de fabricación de IC en el que diseñará su IC. Cada proceso tiene propiedades específicas que debe conocer.

  • ser capaz de crear un circuito que pueda realizar la función que necesita.

A veces también tienes que hacer tu propio diseño, esto es fácil de aprender en comparación con los elementos mencionados anteriormente.

Así que sí, lleva un par de años dominar todo esto ;-)

Otorgado; No estoy tratando de poner el carro delante del caballo, pero parece que lo único que tengo es el caballo sin carro. O tal vez tengo el carro sin caballo... No sé quién se supone que debo ser en esta analogía.
También digno de mención: aprenda a leer y escribir todas las especificaciones de los componentes, también con las tolerancias ambientales en el peor de los casos. Debe poder leer esquemas más rápido que el inglés.
Específicamente, es su último punto en el que estoy tratando de obtener un poco más de información.
Bien, entonces inventa una parte del circuito . Lo que me ayuda mucho es que desde que era un adolescente (incluso antes de la Universidad) me fascinaban los circuitos, así que traté de descubrir cómo funcionaba cada esquema que tenía en mis manos (de revistas, libros). Eso me enseñó mucho sobre posibles circuitos y cómo se hacen las cosas. En realidad, muchos circuitos consisten en pequeñas soluciones "estándar" como espejos de corriente, diff. pares, amperios de emisor común. El truco suele ser combinar todo esto en algo que haga lo que necesitas.
Desafortunadamente, estoy casado y soy el único proveedor de mi esposa y dos niños muy pequeños; Tengo un tiempo limitado o no disponible para la exploración. Mi aprendizaje en estos días proviene de "tareas" de diseño de alguien de otro departamento aquí en el trabajo; es lento en el mejor de los casos debido a que varias personas están involucradas, así que estoy tratando de ver qué opciones están disponibles para mí.
JD suena como yo a mediados de los 70 con 3 hijos en Diseño Aeroespacial, gran trabajo pero bajo salario. Tu curva de aprendizaje debe ser tan rápida como Uni. de lo contrario, mira a tu alrededor.
Desafortunadamente, donde estoy, no estoy haciendo diseño de circuitos, por lo que está bien trabajar, cuando hay algo, y un salario bajo, y la curva de aprendizaje es autoimpuesta.
@Bimpelrekkie, tengo una pequeña empresa y hemos descartado la idea de convertir algunas de nuestras cosas analógicas personalizadas en un MCU + Radio SoC. De hecho, estoy haciendo una introducción al diseño digital de Verilog para controlar el diseño de una MCU simple de 8 bits (probablemente compraríamos la celda MCU real cuando llegara el momento). ¿Diría que es justo decir que Cadence Virtuoso es prácticamente el único juego en la ciudad que ha completado y fabricado un diseño de IC personalizado? Si se pone a ello, ¿hay algo más que valdría la pena mirar para reducir los costos?
@Leroy105 Cadence Virtuoso es principalmente para el diseño de señales analógicas y mixtas. Aunque Cadence es el "estándar de facto", no es el único, también existen Mentor Graphics y Keysight ADS. Cadence ofrece la mejor integración (todas las herramientas que necesita desde el diseño hasta el diseño), creo, pero es costosa. Muy caro. Además, no olvide verificar qué admite el kit de diseño de fundición (fabricación de su chip). No sirve de nada tener Mentor cuando la fundición espera que uses Cadence.
@Bimpelrekkie: ¡sí, los costos de las licencias son increíbles! He leído como $ 100k USD / anuales por una licencia. Esa es una entrada realmente útil, ¡gracias! No soy un gran tipo analógico, pero estoy tratando de aprender. Consideraríamos seriamente externalizar el diseño. Todo lo relacionado con el diseño, la creación de máscaras y la fabricación de circuitos integrados es costoso. Nos gustaría (¡bueno, a mí!) conocer el flujo de trabajo y las herramientas hasta cierto punto, para garantizar una cotización justa, etc. Tengo la sensación de que Cadence Virtuoso también es el más integrado.
@ Leroy105 Si no tiene mucha experiencia "interna", entonces seguramente la subcontratación debería estar en su lista. Sin embargo, la subcontratación también es costosa. Debe asegurarse de tener un caso comercial válido para su diseño, ya que el diseño es "solo" una parte del costo. También tenga en cuenta las pruebas de producción y la verificación del producto, las pruebas de por vida según lo que necesiten sus clientes. Piense en 100k USD por artículo también. Realmente necesita estar seguro de que va a vender un millón de fichas o más para que sea rentable. A menos que pueda cobrar 100 USD por chip, por supuesto.
@Bimpelrekkie -- ¡Claro que hace que un módulo de PCB parezca barato! ¡Las pequeñas empresas pueden soñar! ;)
@Bimpelrekkie Una cosa que mencionaré es que a la mayoría de las fundiciones no debería importarles qué herramienta CAD está utilizando. Si les envía capas de máscara, adoptarán un formato independiente de la herramienta (es decir, GDS) que Cadence, ADS, Mentor, etc., exportarán felizmente. Ahora, todas estas herramientas son bastante caras, pero estoy seguro de que hay formas más baratas de escupir un archivo GDS con un diseño personalizado. Sin embargo, hacer el diseño manual es una tarea enorme, y tendrá que esperar que la fundición pueda ejecutar DRC por usted...
@Shamtam Tiene razón, a la fundición no le importa, pero debería hacerlo si tiene algún circuito analógico en su diseño. Por supuesto, depende de cuán complejos sean los circuitos analógicos. Pero si, por ejemplo, diseña circuitos de RF, entonces realmente necesita modelos confiables que deben verificarse para el simulador que está utilizando. No digo que no sea posible, podría hacer estructuras de prueba y desarrollar sus propios modelos, algunas grandes empresas hacen eso. Pero para una empresa pequeña, esa no es una opción, por lo que necesita soporte para las herramientas que utiliza. Para digital no importa, se puede sintetizar cualquier RTL.
@Bimpelrekkie Sí, eso es cierto. Trabajo en el campo de los semiconductores de RF (en realidad, en el modelado, específicamente), y algunas de las grandes fundiciones ni siquiera suministran modelos o kits de diseño utilizables de forma remota para sus diversos procesos. Puede enviar fácilmente una máscara para que la haga una fundición, pero es una completa conjetura si funcionará en lo más mínimo sin simulación o diseños de referencia. Sin embargo, si obtienen el dinero para quitar la cinta de la máscara, no puedo imaginar que realmente les importe si el circuito funciona o no.

Sí , hay más antiguos gratuitos y más nuevos de pago.

Seleccioné Analógico, ya que toda la lógica también debe seguir las reglas analógicas.

sitios web: https://web.archive.org/web/*/Designing%20Analog%20Chips

Libros https://archive.org/search.php?query=analog%20IC%20design

Una búsqueda inicial muestra esta página:

https://www.mics.ece.vt.edu/ICDesign/Tutorials/Overview/index.html

Tiene una serie de secciones que siguen el flujo de diseño. Quizás esto es lo que estás buscando.

Corríjame si me equivoco, pero esto parece un tutorial específico para una herramienta de diseño (suite), a saber, Cadence. ¿Me he perdido algo?
No, tienes razón, ese curso es sobre cómo usar el software (creo), yo uso Cadence por cierto para simular y maquetar mis diseños.
Bueno, si lo piensas, ¿cómo van a mostrarte cómo hacer algo (la definición de un tutorial) si no pueden mostrarte cómo hacerlo (en cualquier software que usen)? Muchos de los conceptos serán los mismos independientemente del paquete de software, por lo que gran parte de ese tutorial probablemente aún sea aplicable
Creo que si el OP realmente quiere ver un diseño físico de cualquier IC dado, sería información patentada, tal como lo sería el código fuente de Cadence. A veces, Intel muestra las capas físicas en la revista IEEE como un adelanto, pero eso es todo.
¿Existen tutoriales de diseño de circuitos integrados?
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