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Síntese de Circuitos Digitais
Wagner Luiz Alves de Oliveira
oliveira.wagner@ufba.br
Apresentação da Disciplina
Motivação
Objetivos da Disciplina
Agenda de Aulas
Avaliação
2
This presentation is divided into 4 sections, which are:
- The relationship between PN extensions and features needed in digital system modeling;
- An overview of the main components of our extension;
- Examples in exception handling modeling; and
- Conclusions 
25‘‘
Motivação
Projeto de circuito integrado de aplicação específica (ASIC)
Tempo
Meses a anos para que uma ideia se transforme num chip
Esforço
Grande equipe de engenheiros: projeto, implementação e verificação
Dinheiro
Dezenas de milhares a milhões de dólares
Motivação
Sou obrigado a fazer um ASIC?
Motivação
Por que projetar um ASIC?
Obs.: de forma geral, a depender da aplicação e do hardware utilizado
Motivação
O que é levado em conta, na hora de decidir pelo projeto?
Favorece projeto do ASIC
Área do DIE (pastilha)
(menor área menor custo)
Custo do Sistema
(maior integração menor custo)
Menor consumo de energia / potência dissipada
Maior desempenho
(velocidade,throughput)
ROI (Return of Investment)
para grandes volumes
Possibilidade de agregar um grande número de características (features) ao produto final
Dimensões físicas
(menores áreada placa, volume e peso)
Motivação
O que é levado em conta, na hora de decidir pelo projeto?
Favorece projeto do ASIC
Não favorece projeto do ASIC
Área do DIE (pastilha)
(menor área menor custo)
Custo de ferramentas de EDA
(Electronic Design Automation)
Custo do Sistema
(maior integração menor custo)
Custo de NRE
(Non-Recurring Engineering)
Menor consumo de energia / potência dissipada
Custode recursos humanos
Maior desempenho
(velocidade,throughput)
Tempo entre a concepção e o produto final (Time to Market)
ROI (Return of Investment)
para grandes volumes
Alto risco
(não hápatchesde correção...)
Possibilidade de agregar um grande número de características (features) ao produto final
Dimensões físicas
(menores áreada placa, volume e peso)
Motivação
Quais os tipos de companhias envolvidas?
Companhia
O que faz
Foundry
Fabrica wafers apartir do GDSII / OASIS
(consumidor paga NRE, compra lotes de wafers e arca com testes, encapsulamento e testes finais)
Motivação
Companhia
O que faz
Foundry
Fabrica wafers apartir do GDSII / OASIS
(consumidor paga NRE, compra lotes de wafers e arca com testes, encapsulamento e testes finais)
ASIChouse
Fabrica CIs apartir do projeto
(consumidor entrega RTL ou netlist, paga NRE e paga por chips que passaram pelos testes, já encapsulados)
Motivação
Companhia
O que faz
Foundry
Fabrica wafers apartir do GDSII / OASIS
(consumidor paga NRE, compra lotes de wafers e arca com testes, encapsulamento e testes finais)
ASIChouse
Fabrica CIs apartir do projeto
(consumidor entrega RTL ou netlist, paga NRE e paga por chips que passaram pelos testes, já encapsulados)
IDM (Integrated Device Manufacturer)
Projeta,fabrica e vende CIs para o mercado aberto (compra direta, por agentes ou fornecedores)
Motivação
Companhia
O que faz
Foundry
Fabrica wafers apartir do GDSII / OASIS
(consumidor paga NRE, compra lotes de wafers e arca com testes, encapsulamento e testes finais)
ASIChouse
Fabrica CIs apartir do projeto
(consumidor entrega RTL ou netlist, paga NRE e paga por chips que passaram pelos testes, já encapsulados)
IDM (Integrated Device Manufacturer)
Projeta,fabrica e vende CIs para o mercado aberto (compra direta, por agentes ou fornecedores)
Fabless IC company
Projeta e vende CIs para o mercado aberto
(a fabricação é terceirizada; consumidor realiza compra direta, poragentes ou fornecedores)
Motivação
Companhia
O que faz
Foundry
Fabrica wafers apartir do GDSII / OASIS
(consumidor paga NRE, compra lotes de wafers e arca com testes, encapsulamento e testes finais)
ASIChouse
Fabrica CIs apartir do projeto
(consumidor entrega RTL ou netlist, paga NRE e paga por chips que passaram pelos testes, já encapsulados)
IDM (Integrated Device Manufacturer)
Projeta,fabrica e vende CIs para o mercado aberto (compra direta, por agentes ou fornecedores)
Fabless IC company
Projeta e vende CIs para o mercado aberto
(a fabricação é terceirizada; consumidor realiza compra direta, poragentes ou fornecedores)
System company
Projeta CIs para seus próprios produtos (consumidorcompra o produto final)
Motivação
Motivação
Exemplos de foundries
Motivação
Exemplos de ASIC houses
Exemplos de IDMs
Motivação
Exemplos de Fabless
Exemplos de System Companies
Motivação
Quem interfere diretamente na criação de CIs?
Investidores de capital de risco 
EDA vendors
Cadence, Synopsys, Mentor Graphics, Magma
Companhias de prestação de serviços em projeto de CIs
Design Houses, Test Houses, IC Brokers
Companhias de IP (Intelectual Property)
ARM, MIPS, Rambus, ChipIdea
Companhias de semicondutores
Foundries, IDMs
Companhias de encapsulamento
ASE, Amkor
Motivação
No Brasil, esta área é prioritária?
Política Industrial Tecnológica do Governo Federal
Fármacos
Bens de capitais
Maquinários e agronegócios
Indústria de software
Indústria de semicondutores
Déficit devido à importação de eletroeletrônicos (ABINEE)
2010: US$ 27 bilhões
2012: US$ 32,5 bilhões
2013: US$ 35,5 bilhões (projetado)
Motivação
Indústria Eletro-Eletrônica
Exportações de Produtos do Setor
(US$ milhões)
2010
2011
2012
2012 X 2011
Automação Industrial
407
543
551
1%
Componentes Elétricos e Eletrônicos
3.026
3.526
3.660
4%
Equipamentos Industriais
1.083
1.576
1.433
-9%
GTD
896
683
676
-1%
Informática
406
422
380
-10%
Material Elétrico de Instalação
91
96
86
-11%
Telecomunicações
1.249
893
569
-36%
Utilidades Domésticas Eletroeletrônicas
564
459
365
-20%
Total
7.723
8.198
7.719
-6%
Motivação
Indústria Eletro-Eletrônica
Produtos mais Exportados
(US$ milhões)
2011
2012
2012 X 2011
Componentes para Equipamentos Industriais
692
981
42%
Eletrônica Embarcada
862
809
-6%
Motores e Geradores
715
758
6%
Motocompressor Hermético
637
666
4%
Telefones Celulares
538
264
-51%
Instrumentosde Medida
249
248
-1%
Componentes para Material de Instalação
236
235
-1%
Componentes para Telecomunicações
277
231
-17%
Transformadores
214
221
3%
Componentes Passivos
181
161
-11%
Motivação
Indústria Eletro-Eletrônica
Importações de Produtos do Setor
(US$ milhões)
2010
2011
2012
2012 X 2011
Automação Industrial
3.281
3.883
3.932
1%
ComponentesElétricos eEletrônicos
19.366
21.608
22.319
3%
Equipamentos Industriais
3.444
3.768
3.770
0%
GTD
1.627
1.812
1.416
-22%
Informática
2.993
3.378
3.195
-5%
Material Elétrico de Instalação
827
889
872
-2%
Telecomunicações
2.420
3.328
2.712
-19%
Utilidades Domésticas Eletroeletrônicas
1.878
2.080
2.006
-4%
Total
35.836
40.746
40.222
-1%
Motivação
Indústria Eletro-Eletrônica
Produtos mais Importados
(US$ milhões)
2011
2012
2012 X 2011
Componentes para Telecomunicações
5.637
5.653
0%
Semicondutores
4.849
4.766
-2%
Componentes para Informática
3.128
3.569
14%
Instrumentos de Medida
1.721
1.663
-3%
Eletrônica Embarcada
1.311
1.466
12%
Componentes para Equipamentos Industriais
1.256
1.446
15%
Componentes Passivos
977
971
-1%
Unidades de memória
900
969
8%
Componentes para Material de Instalação
899
880
-2%
Máquinaspara Processamento de Dados
984
880
-11%
Motivação
Indústria Eletro-Eletrônica
Projeções para Faturamento Total porÁrea
(R$ milhões a preços correntes)
2012
2013
 2013 X
2012
Automação Industrial
3.920
4.390
12%
Componentes Elétricos e Eletrônicos
9.755
10.340
6%
Equipamentos Industriais
22.322
25.001
12%
GTD
15.307
16.838
10%
Informática
43.561
45.739
5%
Material Elétrico de Instalação
9.019
9.380
4%
Telecomunicações
22.811
24.408
7%
Utilidades Domésticas Eletroeletrônicas
17.841
19.625
10%
Total
144.536
155.721
8%
Motivação
Indústria Eletro-Eletrônica
Projeções para Faturamento Total porÁrea
(R$ milhões a preços correntes)
2012
2013
 2013 X
2012
Faturamento (R$ milhões)
144.536
155.721
8%
Faturamento (US$ milhões)
73.931
76.491
3%
Exportações (US$ milhões)
7.719
8.100
5%
Importações (US$ milhões)
40.222
43.600
8%
Saldo (US$ milhões)
-32.503
-35.500
9%
Nº de Empregados (mil)
183
187
2%
Motivação
Centros de Treinamento
2 CTs: capacidade anual para 180 projetistas
Pouco mais de 600 profissionais formados (final 2012)
3 áreas possíveis
Projetista de Circuitos Digitais
Projetista de Circuitos Analógicos
Projetista de Circuitos RF
Design Houses
DH
Designers
Fellowships
Comm.
ICs completed 2010
Comm. IC under-develo.
DH
Designers
Fellowships
Comm.
Ics completed2010
Comm. ICs under-develo.
CEITEC
51
0
1
6
DFChip
11
6
2
3
CESAR
6
8
0
1
DHBH
6
7
0
0
CETENE
28
25
2
5
Floripa DH
6
6
0
0
CTI
45
43
2
3
NPCI
9
4
0
1
CTPIM
8
0
1
1
SMDH
19
17
0
3
LSITec
40
42
3
3
TE@I2
4
2
0
0
W.v.
Braun
23
0
1
2
Chipus
6
7
3
3
ExcelChip
7
7
0
2
Eldorado
18
3
0
4
Freescale
112
8
12
MinasIC
6
1
0
5
Idea!
16
8
1
2
PortoChip
SiliconReef
4
2
0
1
TOTAL
425
196
28
45
Objetivos da Disciplina
Apresentar metodologias de especificação de sistemas digitais
Revisar tópicos de Arquitetura de Computadores, necessários à otimização no projeto de sistemas digitais
Capacitar na utilização adequada de linguagens de descrição de hardware (HDLs)
Apresentar as etapas normalmente encontradas no fluxo de projeto de circuitos integrados (CIs) digitais
Mostrar o uso de diferentes ferramentas e como estas participam da automação do processo de projeto de Cis
Descrever formas de validação e de teste
Proporcionar a compreensão e a realização das etapas básicas do projeto de circuitos integrados
Agenda de Aulas
Introdução ao Projeto de Sistemas Digitais
Máquinas de Estados Finitas (FSMs)
Linguagem de Descrição de Hardware Verilog
Linguagem de Descrição de Hardware VHDL
Arquiteturas com Pipeline de Instruções
Arquiteturas Superescalares
Metodologia de Projeto ipProcess
Avaliação 1
Agenda de Aulas
Fluxo de Projeto Digital
Fluxo de Implementação
Síntese Lógica
Floorplanning 
Placement / Routing / CTS
Verificação Funcional
Avaliação 2
Material
FPGA
Xilinx ISE Design Suite / Adept
Altera Quartus II
ModelSim
Kits Xilinx Anvyl Spartan-6 / Atlys Spartan-6
Kits Altera DE-2 115
Ferramentas Cadence
SimVision
Encounter
Materiais adicionais
Manuais das ferramentas / tutoriais
Material
Bibliográfico
BROWN, Stephen D; VRANESIC, Zvonko G. Fundamentals of digital logic with Verilog design. 2. ed McGraw-Hill Higher Education, 2008
VAHID, Frank; LYSECKY, Roman. Verilog for Digital Design. 2007
BROWN, Stephen D; VRANESIC, Zvonko G. Fundamentals of digital logic with VHDL logic. McGraw Hill Higher Education , 2000
SPEAR, Chris. System verilog for verification: a guide to learning the testbench language features. 2. ed Springer, 2008
Material
Bibliográfico
WESTE, Neil H. E.; HARRIS, David Money. CMOS VLSI design: a circuits and systems perspective. 4th. ed. Boston: Addison-Wesley, 2011. xxv, 838p. ISBN 9780321547743 (Enc.)
RABAEY, Jan M.; CHANDRAKASAN, Anantha P.; NIKOLIC, Borivoje. Digital integrated circuits: a design perspective. 2. ed Upper Saddle River, N. J.: Pearson Education, 2003. 761 p. ISBN 0130909963
WANG, Laung-Terng (Editor). VLSI test principles and architectures design for testability. Amsterdan: Elsevier, 2006. xxiii, 777 p. (The Morgan Kaufmann Series in Systems on Silicon) ISBN 9780123705976
Material
Internet
Material complementar ao livro de Weste e Harris
www3.hmc.edu/~harris/cmosvlsi/4e/index.html
Sites com vários tutoriais, macetes de ferramentas e dicas de como se dar bem em entrevistas de emprego
asic.co.in
only-vlsi.blogspot.com
asic-soc.blogspot.com
Sites sobre verificação funcional
www.accellera.org/community/uvm
verificationacademy.com/verification-methodology
www.vmmcentral.org
www.testbench.in
www.thinkverification.com
Material
Internet
Sites obrigatórios na área 
tendências da indústria
www.itrs.net
notícias da indústria / tutoriais
www.edacafe.com
www.eetimes.com
	 (acesse links da EE Times Europa / Ásia / Índia) 
Bons cursos de Verilog/SystemVerilog, Scripts e Specman
www.asic-world.com
Material de aula, VHDL e ferramentas Mentor Graphics 
www.eng.auburn.edu/~nelson/courses/elec5250_6250
Financiamento ($$$$$$$)
www.venturecapital.gov.br
Avaliação
Duas provas (P1 e P2)
Trabalhos (T) 
MP = 0,5 (P1 + P2) + 0,5 T 
	(a depender da evolução dos trabalhos, esta ponderação poderá ser alterada, de forma a beneficiar os trabalhos) 
Boa Sorte ...