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Aufbau eines Chips

Auf den folgenden Seiten soll ein detaillierter Aufbau eines Chips näher dargestellt werden. Ein Einblick in die Struktur eines Chips und seiner einzelnen Elemente und deren Funktionen ist eine wesentliche Voraussetzung für das Verständnis der Entwicklungs- und Implementationsphasen eines ASICs und den vielen Dingen, die dabei beachtet werden müssen. Besonders während der Implementierung dreht sich alles um diese Details, das ASIC mit den zu Verfügung stehenden Möglichkeiten der Technologie, den Methoden des angewendeten Design Flows und der benutzten Werkzeuge entsprechend seiner Spezifikationen aufzubauen und auf dem Chip zu integrieren. Wenn auch nur eines dieser Details - aus welchen Gründen auch immer - unterschätzt, übersehen oder nicht korrekt implementiert wurde, kann es schlimmstenfalls dazu führen, daß der komplette Chip vollkommen unbrauchbar ist und tausende von Euro und viel Zeit in den Sand gesetzt wurden. Häufig wird die Verspätung  der Markteinführung eines Produktes, in das der Chip integriert ist, noch viel kritischer bewertet als der pure Verlust von Geld.

Ein einzelner Chip (Die) - wie oben auf dem Bild skizziert - wird nach der Produktion und dem Test des Wafers aus der Waferscheibe herausgebrochen, nachdem er zuvor entlang seiner Bruchkanten (Scribe Lines) angeritzt worden ist. Die Kantenlängen typischer ASICs bewegen sich je nach der verwendeten ASIC-Technologie im unteren Größenbereich von 3 mm bis 5 mm und im oberen Bereich bis hoch zu 15 mm. Jedoch sind Chips mit kürzeren als auch längeren Kantenabmessungen bis 20 mm und darüber hinaus möglich. Begrenzender (Kostenfaktor bei den wirklich “großen” Chips in der Produktion ist der so genannte Yield, der das Verhältnis der funktionierenden und nicht funktionierenden Dies auf einem Wafer darstellt.

Die Struktur der folgenden Seiten soll sich logisch nach dem Aufbau eines Chips richten, und zwar von außen bei dem Package beginnend weiter über den IO-Bereich nach innen zum Chip-Core und dessen Aufbau:

• Chipgehäuse
• IO-Bereich
• Spannungsversorgung
• Core Area
• Taktsignale
• Makros                               (fehlende Themen werden noch ergänzt)
• Verdrahtung
• Wafer

Informationen über die Produktion von ASICs auf einem Wafer folgen anschließend. Auch wenn die Seiten rund um den Aufbau eines Chips recht umfangreich erscheinen, so können diese doch nur das wesentliche und wichtige ansprechen. Es gibt weitaus mehr Details, die es bei der Implementation von ASICs zu beachten gibt. Und mit kleineren Strukturen in neuen Technologien tauchen jedes mal neue Probleme auf, die nur durch weitere neue Regeln in den Griff zu bekommen sind. Auch wenn hier nicht auf alles in vollem Umfang eingegangen wird, hoffe ich dennoch einen guten Einstieg in den allgemeinen Aufbau eines Chips zu geben.

Weiter zum Aufbau des Chipgehäuses

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