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Dec 15, 2023

O Mago dos Semicondutores

Se você tem três horas e quer aprender os fundamentos da

Se você tiver três horas e quiser aprender os fundamentos dos semicondutores, [Tiny Tapeout] tem algo para você: uma introdução ao SiliWiz. Você também precisará do software SiliWiz (ou use-o online), que se assemelha ao tipo de ferramentas que os designers de chips usam, mas é destinado aos alunos como uma ferramenta de aprendizado.

Usando o SiliWiz, você cria camadas em um dispositivo virtual e pode usar o Spice para visualizar os resultados. O tutorial pretende ser de alto nível e é sugerido para alunos com 14 anos ou mais (mas gostamos e somos um pouco mais velhos). Algum material mais avançado também está disponível no mesmo site.

SiliWiz é fácil de usar. Você constrói camadas de material n ou p, metal ou polissilício. Um controle deslizante permite mostrar uma seção transversal em um ponto específico. Você rotula os pontos finais de metal e usa a simulação para plotar os resultados. Como esperado, o processo imita uma versão simplificada do kit de projeto de processo Skywater de código aberto.

Tivemos experiência em projetar e fazer análises de falhas em ICs, e é realmente um mundo diferente. Por exemplo, resistores criados com difusão ou polissilício são normalmente difíceis de serem precisos (é por isso que você vê resistores cortados a laser em componentes de precisão caros). No entanto, como a fotolitografia é muito precisa, a proporção de dois capacitores pode ser um valor muito confiável, mesmo que o valor absoluto de cada capacitor seja menos previsível. Portanto, para um conversor digital-analógico, por exemplo, em um PCB você pode usar resistores, enquanto em um IC é mais provável que você use capacitores onde a relação de valores é bem conhecida. Obter esse tipo de precisão em um PCB com capacitores discretos seria difícil.

Projetar chips não é fácil, e geralmente você deseja começar em um nível mais alto e depois traduzir sua ideia em silício. O SiliWiz não fornecerá um design diretamente construível, mas ajudará você a entender melhor o processo de design e fabricação do IC.

Cobrimos o Skywater PDK antes. É altamente recomendável que você confira o workshop Zero to ASIC [de Matt Venn] se planeja levar isso adiante.