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PDKs permiten diseñar y verificar chips de señales mixtas

En el proceso de fabricación y verificación de chips de señales mixtas los Paquetes de Procesos de Diseño (PDKs) han permitido a las fundidoras modelar transistores para adaptarlos a sus propios procesos de manufactura.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Con la universalidad de la tecnología inalámbrica y la llegada de nuevos mercados como el Internet de las Cosas (IoT), los niveles de integración electrónica de los circuitos aumenta y con ello la inclusión de módulos analógicos y de señales mixtas (AMS) como rasgo casi imprescindible de su estructura interna.

PDKs permiten diseñar y verificar chips de señales mixtas

Ante este nuevo panorama que impone un gran reto para la industria, los ingenieros diseñadores, las compañías fundidoras de semiconductores y los fabricantes de herramientas de diseño electrónico (EDA, por sus siglas en inglés) tienen que arreglárselas para alinearse a los requerimientos que demandan los circuitos que cuentan con AMS.

Uno de los fabricantes EDA que trabaja bajo presión para mantener actualizados sus productos es Mentor Graphics, quien se ha autoproclamado como una de las firmas que ha invertido recursos significativos en el diseño y actualización de sus plataformas de trabajo.

En un artículo técnico sobre herramientas de diseño y verificación para sistemas AMS, Mentor cita que actualmente los instrumentos dedicados a este segmento poseen el gran reto de mantener el ritmo ante la complejidad electrónica de los chips que ahora son más pequeños y densos, con mayor número de transistores.

Para este gran reto, existen los PDKs (Process Design Kits) que no son otra cosa que un kit o compendio de archivos informáticos que permiten modelar transistores para hacerlos compatibles con procesos específicos de manufactura de semiconductores, como CMOS y FinFET, por mencionar algunos.

Señales mixtas
Actualmente la mayoría de los chips poseen módulos de señales mixtas en su estructura interna.
   

De acuerdo a la compañía, en los últimos años se ha formado en la comunidad de desarrolladores un número importante de confusiones sobre lo que es un PDK, lo que contiene, quiénes los fabrican y cuánto cuesta implementarlos.

Dentro de su paquetería de archivos de datos, los PDKs incluyen librerías con esquemáticos y capas parametrizadas de celdas (P-cells) modelos para plataformas Spice y otra tecnología relacionada con el flujo de diseño.

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“Esencialmente los PDKs son una interface entre las herramientas EDA y los procesos de manufactura de semiconductores, y que describen aspectos eléctricos, de producción y desempeño de los sistemas durante los procesos de fabricación. Los PDKs no solo son procesos específicos, también son herramientas de flujo”, menciona la compañía en su documento.

Esquematización
Esquematización de chips para diferentes procesos de fabricación.
   

Una vez entendido lo que son los PDKs, Mentor destaca las ventajas de esta tecnología para los procesos de diseño y validación de sistemas con módulos de señales mixtas, y resalta que la implementación de estas plataformas ayuda a reducir los ciclos de diseño de sistemas.

En otros aspectos, presumiblemente los PDKs tienen la capacidad de soportar herramientas avanzadas de router, por ejemplo, técnicas de automatización e interacción tales como los diseños controlados por reglas o estándares fijados para incrementar considerablemente la productividad.

“Globalmente, los PDKs contribuyen a mejorar la calidad del diseño e incrementar la consistencia de la fabricación en grandes producciones”, destacó la firma.

Al conocer las ventajas de esta tecnología, diversos fabricantes de herramientas EDA competidores de Mentor Graphics, han optado por invertir en la adopción de PDKs en sus propias soluciones, y con ello otorgar mayor margen operativo a clientes que poseen divisiones fundidoras de semiconductores con diversos procesos de manufactura (CMOS, BiCMOS, bajo y alto voltaje y potencia, en geometrías diversas, por mencionar algunos).

PDKs
Funcionamiento de los PDKs.
   

El uso que le dan las compañías fundidoras a los PDKs varía, por ejemplo, el fabricante taiwanés TSMC posee su propio iPDK para soportar proyectos a partir de esquemáticos, hasta fases finales como la verificación por capas, incluyendo archivos técnicos para la creación de ‘layers’, simulación pre-capa, validación de módulos (DRC, LVS y ERC) así como simulación post desarrollo.

Otras empresas como X-Faby, TowerJazz, HiTek, AMS, Tanner, UMC y SMIC han adquirido el iPDK por su versatilidad al destacar que regularmente están relacionados a bases de datos OpenAccess desde Si2 y herramientas de desarrollo de P-Cells (PyCells).

 

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