Plano de planta (microelectrónica)

Disposición de los principales bloques de circuitos electrónicos

Un plano de planta simulado visto en un editor de diseño IC

En la automatización del diseño electrónico , un plano de un circuito integrado es una representación esquemática de la ubicación tentativa de sus principales bloques funcionales.

En el proceso de diseño electrónico moderno, los planos de planta se crean durante la etapa de diseño de planificación de planta , una etapa temprana en el enfoque jerárquico del diseño de circuitos integrados .

Dependiendo de la metodología de diseño que se siga, la definición real de un plano de planta puede diferir.

Plano de planta

La planificación de un espacio tiene en cuenta algunas de las limitaciones geométricas del diseño. A continuación, se ofrecen algunos ejemplos:

• Las almohadillas de unión para conexiones fuera del chip (a menudo mediante unión por cable ) normalmente se ubican a lo largo de la periferia del chip;
• Los controladores de línea a menudo deben ubicarse lo más cerca posible de las almohadillas de unión;
• Por lo tanto, en algunos casos al área del chip se le asigna un área mínima para poder colocar la cantidad necesaria de almohadillas;
• Las áreas se agrupan para limitar las rutas de datos, por lo que con frecuencia presentan estructuras definidas como RAM caché , multiplicador , desplazador de barril , controlador de línea y unidad lógica aritmética ;
• Los bloques de propiedad intelectual adquiridos ( bloques IP ), como un núcleo de procesador , vienen en bloques de área predefinidos;
• Algunos bloques de IP tienen limitaciones legales, como por ejemplo no permitir el enrutamiento de señales directamente sobre el bloque.

Modelos matemáticos y problemas de optimización

Un plano de planta que se puede dividir en secciones, con un orden de división indicado

El plano de planta más simple que no se puede dividir

En algunos enfoques, el plano de planta puede ser una partición de toda el área del chip en rectángulos alineados con los ejes que serán ocupados por bloques de CI. Esta partición está sujeta a varias restricciones y requisitos de optimización: área del bloque, relaciones de aspecto , medida total estimada de interconexiones, etc.

Encontrar buenos planos de planta ha sido un área de investigación en la optimización combinatoria . La mayoría de los problemas relacionados con la búsqueda de planos de planta óptimos son NP-hard , es decir, requieren vastos recursos computacionales. Por lo tanto, el enfoque más común es utilizar varias heurísticas de optimización para encontrar buenas soluciones.

Otro enfoque es restringir la metodología de diseño a ciertas clases de planos de planta, como por ejemplo planos fraccionables.

Planos de planta divisibles

Un plano de planta divisible es un plano de planta que puede definirse recursivamente como se describe a continuación. ^[1]

• Un plano de planta que consta de un único bloque rectangular se puede dividir en secciones.
• Si un bloque de un plano de planta divisible se corta ("rebana") en dos mediante una línea vertical u horizontal, el plano de planta resultante es divisible.

Los planos de planta segmentables se han utilizado en varias herramientas de automatización de diseño electrónico ^[1] por varias razones. Los planos de planta segmentables se pueden representar de manera conveniente mediante árboles binarios (más específicamente, árboles k -d ), que corresponden al orden de segmentación. Más importante aún, varios problemas NP-hard con planos de planta tienen algoritmos de tiempo polinomial cuando se limitan a planos de planta segmentables. ^[2]

Lectura adicional

• El planificador de fichas del sistema PLAYOUT
• Diseño físico VLSI: desde la partición de gráficos hasta el cierre temporal, por Kahng, Lienig, Markov y Hu, doi : 10.1007/978-3-030-96415-3 ISBN 978-3-030-96414-6 , 2022 
• Fundamentos del diseño de circuitos electrónicos, por Lienig, Scheible, Springer, doi :10.1007/978-3-030-39284-0 ISBN 978-3-030-39284-0 , 2020 

Referencias

1. "Manual de ingeniería eléctrica", Richard C. Dorf (1997) ISBN 0-8493-8574-1 
2. Sarrafzadeh, M, "Transformar un plano arbitrario en uno que se pueda cortar", Proc. 1993 IEEE/ACM International Conference on Computer-Aided Design (ICCAD-93), págs. 386-389.