Das Design integrierter Schaltungen (IC) ist eine Spezialität der Elektro- und Computertechnik. Diese Disziplin ist von entscheidender Bedeutung für die ordnungsgemäße Herstellung neuer integrierter Schaltkreise, die in digitalen Geräten wie Computern und Mobiltelefonen verwendet werden. Der IC-Entwicklungsprozess umfasst viele detaillierte Schritte. Konzeptionelles Design, Simulation und Verifikationstests sind die wichtigsten Grundlagen des Entwurfsverfahrens für integrierte Schaltungen.
Jede integrierte Schaltung enthält viele miteinander verbundene elektrische Komponenten. Diese kleinen Elemente umfassen Transistoren und Widerstände, die verwendet werden, um Strom zu leiten und zu steuern. ICs werden aus halbleitendem Material wie Silizium hergestellt. Integrierte Schaltungen sind sehr kompliziert, und einige können fast eine Milliarde Transistoren enthalten.
Beim Design integrierter Schaltungen müssen Elemente sorgfältig geplant und ausgelegt werden, bevor ein Chip hergestellt werden kann. Aufgrund der Komplexität moderner ICs werden Chips selten von Hand entworfen. Stattdessen wird während des Planungsprozesses konzeptionelle Software verwendet. Dieser computergestützte Ansatz ermöglicht es Schaltungsdesignern, Fehler zu vermeiden und sicherzustellen, dass jeder Chip korrekt ausgelegt ist.
Während der konzeptionellen Planungsphase des Designs integrierter Schaltungen arbeiten Experten daran, jede Schaltung so effizient wie möglich zu gestalten. Die Komponenten sind so angeordnet, dass sie den verfügbaren Platz voll ausnutzen und die endgültige Größe des Chips reduzieren. Elektrische Pfade sind kurz und effizient ausgelegt. Dies reduziert die Kosten des ICs und ermöglicht den problemlosen Fluss elektrischer Signale.
IC-Chip-Hersteller haben unterschiedliche Fähigkeiten. Die zur Herstellung von integrierten Schaltungen verwendete Maschinerie ist manchmal auf bestimmte Layouts und Strukturen beschränkt. Der Schaltungsplanungsprozess muss dies berücksichtigen, und die Designer müssen eng mit den Herstellern zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass ein vorgeschlagenes Modell tatsächlich produziert werden kann.
Nachdem ein neues integriertes Schaltungsdesign konzipiert wurde, muss es simuliert werden. Auch in dieser Phase ist Software ein wichtiges Werkzeug. Computerprogramme werden verwendet, um den Stromfluss durch einen neu entwickelten Chip zu simulieren. Die digitale Logik eines ICs wird genau auf Fehler beobachtet. Liegt ein Layoutfehler vor, versuchen Designer, den Fehler mithilfe von Software zu finden und zu beheben, bevor der teure Herstellungsprozess beginnt.
Ein Schaltungsdesign wird erst dann physikalisch in einen Siliziumchip eingearbeitet, wenn sich Experten von der korrekten Auslegung überzeugt haben. Aufgrund der Herstellungskosten werden integrierte Schaltungen üblicherweise in Massen hergestellt. Auch nach umfangreicher Simulation wird ein neues IC-Design direkt nach dem Bau in der realen Welt getestet. Hersteller von integrierten Schaltungen überprüfen routinemäßig jede Siliziumcharge und überprüfen, ob die digitale Logik richtig funktioniert.