gate array

gate array

Stile di progettazione di microcircuiti di tipo semi-custom (o per applicazioni specifiche ASIC, Application-specific integrated circuit), che fa uso di componenti prediffusi, ovvero in cui tutti i transistori sono fabbricati in modo generale, a prescindere dallo specifico circuito che dovrà essere costruito. In fase di progetto, tali transistori devono essere semplicemente collegati l’uno all’altro per formare blocchi logici (di una libreria di celle che contiene gli elementi di base del progetto), a loro volta da interconnettere per realizzare il circuito desiderato. Questo approccio alla progettazione di microcircuiti realizza un buon compromesso tra le opposte esigenze di produzioni con grandi numeri (milioni di esemplari per anno), tipiche dei semiconduttori, e di applicazioni specifiche con mercati solitamente molto più piccoli. Nel caso di dispositivi prediffusi, infatti, quasi tutto il processo di fabbricazione è realizzato in grandi volumi, per un mercato formato dalla somma di innumerevoli applicazioni diverse, mentre a ciascuna di queste è attribuibile soltanto il costo (limitato) delle metallizzazioni necessarie per specializzare il dispositivo secondo le specifiche esigenze. Per realizzare i gate array sono necessari strumenti CAD (Computer aided design) per la progettazione (con tecnologie standard e con regole rigidamente predeterminate), messi a disposizione da imprese specializzate nel settore, mentre altre (anche distinte dalle prime) fabbricano su commessa i dispositivi progettati, agendo come vere e proprie fonderie di silicio (silicon foundries). In sostanza, la progettazione di gate array sfrutta la limitazione dei gradi di libertà a disposizione del progettista per ridurre tempo e costo di sviluppo. D’altra parte, poiché non si progettano i transistori, questi non sono ottimizzati per alcuna delle specifiche applicazioni a cui saranno destinati. Perciò i dispositivi risultanti hanno prestazioni, consumo, ingombro ecc. inevitabilmente peggiori di quelli che potrebbero essere ottenuti con una progettazione ad hoc (cioè di tipo full-custom), peraltro con costi e tempi di sviluppo inadatti a prodotti di limitate prospettive di mercato. Per migliorare le prestazioni, più recentemente la tecnologia dei gate array è andata evolvendo verso quella nota come mare di gate (sea of gates) che, invece di presentare speciali regioni (canali) prive di transistori e destinate a ospitare i collegamenti tra essi, prevede un chip completamente coperto di celle elementari, eventualmente da attraversare con le linee di interconnessione. Non dovendo destinare a priori aree predefinite (quindi non ottimizzate) a tali linee, l’occupazione di area di silicio di questi dispositivi risulta inferiore (a parità di funzionalità globali) di quella dei gate array di tipo classico, con conseguenti miglioramenti in termini di prestazioni e di consumo.

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