ECTS
5 crédits
Composante
Faculté des Sciences
Description
La conception et la fabrication des circuits intégrés numériques figurent parmi les plus grands défis auxquels l’industrie technique mondiale est confronté. Pour illustrer la situation, citons par exemple les circuits intégrés fabriqués actuellement pour l’industrie de la téléphonie. Pour les plus avancés d’entre eux, il est possible de dénombrer pas moins d’une dizaine de milliards de transistors. Gérer une telle masse d’informations impose la mise en œuvre de méthodes et d’outils de conception complexes.
Le paradigme actuel des méthodes de conception s’appuie sur l’utilisation de librairies de portes logiques pré-caractérisées. Ces librairies considèrent aussi bien l’environnement extérieur comme la tension d’alimentation (V) et la température (T) que le contexte de fabrication des circuits au travers de la variabilité du procédé de fabrication (P). C’est seulement à partir des informations contenues dans celles-ci qu’il sera possible i) d’établir les performances en termes de fréquence et de consommation des circuits en cours de conception et ii) de garantir un rendement de fabrication élevé. L’ensemble de ces contraintes, dites « PVT », est pris en compte à travers une méthode de conception dite : méthode des CORNERS.
Objectifs
Dans le contexte de la conception et la fabrication des circuits intégrés numériques il sera essentiel de premièrement bien comprendre le fonctionnement des éléments de base constituant les circuits intégrés numériques : portes et bascules. Ensuite, afin de pouvoir appréhender la complexité des architectures numériques et les enjeux de conception, le principe de fonctionnement du système logique synchrone sera décortiqué. Pour terminer, fort de la maitrise des enjeux, les différentes étapes du flot de conception, des spécifications à la génération des fichiers de fabrication en passant par la création des librairies, pourront être présentées et mises en œuvre par les étudiants.
Pré-requis nécessaires
Savoir lire l’anglais
Connaitre la physique du composant
Maitriser l’algèbre de Boole
Pré-requis recommandés* :
Avoir les bases du langage VHDL
Connaitre l’environnement Linux
Syllabus
- Fonctionnement
Synthèse d’une porte logique combinatoire et projection sur une « standard-cell »
Détermination des performances et de la consommation d’une porte logique
Fonctionnement et limites de fonctionnement des bascules
Fonctionnement et limites de fonctionnement d’un dispositif synchrone
- Création d’une librairie pré-caractérisée
- Simulation comportementale d’une fonction simple
Établir le flux d’informations
- Synthèse d’une fonction simple et détermination des performances, consommation et surface
Configuration - choix du CORNER
Contrainte
Synthèse
Établir le flux d’informations
- Placement et routage et détermination des performances, consommation et surface
Configuration - choix des CORNERS
Floorplan (standard-cell, power grid)
Placement
Arbre d’horloge (CTS)
Routage
Établir le flux d’informations
- Prise en compte de la grille d’alimentation pour la détermination des performances
Configuration - choix du CORNER
Création des librairies
Analyse
Établir le flux d’informations
Informations complémentaires
CM : 21h
TP : 21h