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技術專題
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似的脫節。這是可以理解的，因為通常選擇組件進行電路板設計，然后有效地放置它們以實現最佳操作。IC通常位于這些選定的組件中。但是，有時需要特殊功能并且必須設計IC。可能令人驚訝，但是設計這些設備與設計PCBA有很多共同點。在查看了通用的專用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似組件的芯片，這些組件可以屬于以下類別之一。
IC類別
→小規模集成（SSI）： <100個組件或?10個邏輯門
→中規模集成（MSI）： <500個組件或10-100個邏輯門
→大規模集成（LSI）： 500-300000個組件或> 100個邏輯門
→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）有時用來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的。
除了基于規模的分類之外，IC還根據定制量進行分類。可以進行某種程度的定制的IC被稱為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類型
?全定制
?半定制
?門陣列
?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 |
沒有 |
可能* |
沒有 |
沒有 |
|
元件選擇 |
是 |
是 |
沒有 |
沒有 |
|
布局和布線 |
是 |
是 |
變化 |
沒有 |
|
電源和接地 |
是 |
是 |
是 |
是 |
|
間距和間隙限制注意事項 |
是 |
是 |
沒有 |
沒有 |
*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，具有挑戰性的任務是選擇適當的互連和外部組件以實現所需的操作功能。無論哪種情況，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，這些組件可以稱為模擬ASIC。設計這些組件時，必須考慮許多與模擬PCBA設計相同的問題，如下所示。
模擬ASIC設計技巧
?確定最佳包裝類型
IC封裝類型的選擇很重要，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DRC
如果需要布線和布局，則至關重要的是，按照PCBA設計的要求進行設計，以優化信號完整性并最小化EMI問題。實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設計的可制造性進行驗證。?進行仿真和分析
優化ASIC開發的最佳方法之一是在設計過程中和制造之前確保性能和功能。為此，如下所示通過使用PSpice之類的工具通過仿真來分析設計。