TAEAGE ENSTÜTÜSÜNDEKİ BÜYÜK ÇAPTA TÜMLEŞİK DEVRE ÇALIŞMALARI

TÜBİTAK ANKARA ELEKRONİK ARAŞTIRMA VE GELİŞTİRME (TAEAGE) ENSTİTÜSÜNDEKİ ÇBÇT ÇALIŞMALARI (*)

Doç. Dr. Murat AŞKAR (*) Y . Müh. Gökhan KÖŞEOĞLU (*) Müh. Meltem KARAARŞLAN (*) Mûh. llhaml TORUNOĞLU (*)

Günümüzde tümleşik devreler, (Integrated Curcuits), hemen hemen her üründe kullanılmaktadır. Özellikle Türkiye gibi gelişmekte olan ülkelerin, hızla büyüyen dünya elektronik pazarında iyi bir yere sahip olabilmek ve yabancı ülkelere bağımlılıktan kurtulabilmek için "mikroelektronik" üzerinde çalışmaları gerektiği kanısın dayız. Bu amaca hizmetle, NATO'nun "Kararlılık için Bi lim" programı desteğiyle TÜBİTAK AEAGE'de bir Çok Büyük Çapta tümleşik devre ÇBÇT (Very Large Scale In tegrated Circuit VLSI) tasarım merkezi oluşturulmuştur.

ÇBÇT Tasarım Merkezinin amaçları:

ÇBÇT devre teknolojisini Türk endüstrisine tanıtmak ve bu teknolojinin Türk endüstrisi ta rafından kullanılmasını sağlamak,

Endüstrinin gereksinimleri doğrultusunda ÇBÇT yongalarını tasarlamak ve üretilmesini sağlamak,

Üniversitelere ÇBCS tasarımı hakkında ders açmaları ve laboratuvar kurmaları için yardımda bulunmak.

Gereksinimlere uygun yeni yazılımları gerçekleş tirmek,

Proje personelini ve ulusal endüstirideki mühendisleri merkezdeki tasarım yazılımlarını kullanacak şekilde eğitmek.

ÇBÇT Nedir?

Günümüzde binlerce (5.000 30.000) transistor bulunan karmaşık tümleşik devreleri tasarlamak ve tek bir paket (yonga) olarak üretmek mümkündür. Bu tür tasarımlara, "ÇBÇT devresi tasarımı" adı verilir. Teknolojinin ilerleme siyle birlikte, elektronik tasarımların hacimleri de küçülmektedir. Bu nedenle büyük devrelerin minimum

O TÛBtTAK ANKARA Elektronik Araçtım» ve (îelistirme Enstitüsü

ELEKTRİK MÜHENDİSÜÖI 36Ç/367

hacimde barındırılması, baskılı devrelerin küçük yongala ra dönüştürülmesi önemli bir konudur. Ayrıca tasarımın gizli kalması özellikle askeri ve endüstriyel elektronikte bir zorunluluk olmuştur. ÇBÇT devrelerinin kopya edilme si çok zordur, oysaki piyasada bulunan standart tümleşik baskılı devre kartları, günümüzde kolaylıkla kopya edilebilmektedir. Kısaca, ÇBÇT devre tasarımının avantajlarını şöyle sıralayabiliriz:

* Az yer (hacim) kaplaması,

* Üretim kolaylığı ve çok sayıda üretildiğinde mali yetin azalması,

* Elektronik olarak daha az güç harcaması,

* Tasarım gizliliğinin sağlanabilmesi,

ÇBÇT yongalarının kullanıldığı ürünlerde, kalite nin artması karmaşıklığın azalması,

* Fiziksel etkenlere daha dayanıklı olabilmesi.

ÇBÇT Devre Tasarımdaki Aşamalar:

1. Tasarım:

* Şematik (schematic Entry)

* Simulasyon (Simulation)

* Yerleşim lalanı (Layout)

2. Üretim

3. Test

TÜBİTAK AEAGE CBÇT tasarım merkezinde üç adet APOLLO bilgisayarı, ÇBÇT devrelerinin tasarımında kul lanılmaktadır (Resim 1). Bu tür tasarımlar, hızla ve yete nekli bilgisayarlardan başka, çok iyi yazılımlar da gerek tirmektedir. Kağıt üzerinde yapılan tasarım şemaları yazılım aracılığıyla bilgisayarlara girilmektedir (Resim 2). Devre şemalarının girişleri bitirildikten sonra, devrelerin giriş sinyalleri, standart şekillerine uygun olarak veril mekte, çıkışlarda ve ara bağlantılarda sinyaller gözlen mekte, böylece devrelerin işlevleri ve istenen sinyallerin zamana bağımlılığı gözlenebilmekte, gerekirse devre değiştirilmektedir (simulasyon, Resim 3).

ÇBÇT tasarımları bir kaç çeşit olabilmektedir. Eğer stan dart hücreler kullanılarak yapılırsa buna, "standart

hücrelerle ÇBÇT devre tasarımı" (standart celi VLSI de sign) adı verilir. Resim 4te standat hücrelerle yapılan bir devrenin yerleşim planı görülmektedir. En dışta yer alan kareler, standart çıkış hücreleri olup, entegre paketinde ki bacaklara bağlanmaktadır. Beyaz kutular hücreler olup, içlerinde kullanılan kütüphaneye bağlı olarak, çeşitli mantık kapıları, çözücü (decoder) ve çoklayıcı (multiplexer) devreleri, vb. bulunmaktadır. Resim 51e ise hücreler arası "polysilicon" ve metal bağlantıları yakın dan görülmektedir.

ÇBÇT tasarımının diğer bir türü de, transistor düzeyinde yapılan tasarımlardır (Full Custom Design). Bu ta sarımlarda, transistörfer, tüm bağlantılar ÇBCT tasarım kurallarına uygun olmak şartıyla, tasarlayanın yetene ğine bağlı olarak yapılır. TÜBİTAK AEAGE'deki tasarım merkezindeki, şu an için tasarımlar standart hücreler kullanılarak yapılmaktadır. 1989 yılı içinde "Full Custom Design" yazılımları alınarak, bu tür tasarımlar da yapılacaktır.

TÜBİTAK AEAGE'de ÇBÇT tasarımı yapılan ilk yonga, ASELSAN'ın ısmarladığı "Marjority Voting" adındaki dev redir. Bu yonganın ÇBÇT tasarımının tümü TÜBİTAK AEGE'de yapılmıştır. Üretim amacıyla tasarım sonuçları, Belçika'da IMEC enstitüsüne gönderilmiştir. 20 adet pro totip. Haziran ayında elimizde olacak ve testleri de TÜBİTAK AEAGE ÇBÇT devre tasarım merkezi tarafın dan yapılacaktır. İlk yonganın bazı özellikleri şunlardır:

Alanı: 19 mm2 (paketi dahil değildir)

* Bacak sayısı: 26

* Kapsamı: 600 transistor

Tasarım Yöntemi: "Standard Celi"

Üretim İşlemi: "Single metal, single poly"

ÇBÇT devrelerinin üretimi şimdilik yurt dışında gerçek leştirilecektir. Yurt içindeki olanakların geliştirilmesiyle birlikte fabrikasyon aşamasının Türkiye'de de gerçekleş tirilmesi mümkün olabilecektir. Ancak, bilindiği gibi en tegre devre üretimi, pahalı ve yüksek teknolojiyi isteyen büyük yatırımları gerektirmektedir.

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ • 366/367