Mikroelektronik – serie

Mit dem rasch wachsenden Integrationsgrad mikroelektronischer Schaltungen steigt der mögliche Schaden durch hochenergetische Strahlung, insbesondere im Einsatzbereich von Luft- und Raumfahrttechnik, aber auch bei Kernreaktoren, in der Materialforschung und in der medizinischen Diagnostik und Therapie. Das Buch liefert eine fundierte Einführung, die von den physikalischen Grundlagen der Wechselwirkung von Strahlung mit Materie, über die Erklärung von Schädigungsmechanismen bis hin zur Beschreibung von Strahlungsempfindlichkeit reicht. Der starke Einfluß der verwendeten Technologie wird ebenso behandelt wie die Möglichkeit der Abschirmung und der Einfluß von Strukturverkleinerungen auf die Strahlensensibiltät.

Das Buch behandelt den Entwurf von Semicustom-ICs, einer Untergruppe der anwendungsspezifischen Schaltungen (ASICs), zu denen programmierbare Logikbausteine, Gate Arrays und Standardzellen-ICs gehören. Nach einer kurzen Einführung in die technischen und wirtschaftlichen Aspekte wird auf die für ASIC-Anwender wesentlichen Eigenschaften der verwendeten Technologien eingegangen. Hieran schließt sich eine ausführliche Darstellung des Aufbaus sowie der typischen Eigenschaften von Semicustom-ICs an. Dabei werden auch PLDs in ihrer Vielfalt diskutiert, einschließlich der neueren Entwicklungen. CAD-Werkzeugen und besonders der Testbarkeit von Semicustom-Schaltungen sind jeweils eigene Kapitel gewidmet. Der praktische Design-Ablauf wird anhand zweier überschaubarer Beispiele demonstriert. Das Buch zeigt dem Entwicklungsingenieur die für einen ASIC-Entwurf wesentlichen Zusammenhänge auf, gibt Anregungen und weiterführende Hinweise und ermöglicht dem Studenten einen Einstieg in das Thema.

Mit dem Vordringen der Mikroelektronik in Bereiche, die in der Vergangenheit keinen Bezug zu dieser Technik hatten, wächst das Informationsbedürfnis über die Möglichkeiten der Realisierung von Systemen oder Teilkomponenten in Form integrierter Schaltungen. Es wird immer wichtiger, den Mikroelektronik-Anwender in die Lage zu versetzen, selbst System- und Schaltungs-Layouts herstellungsgerecht zu entwerfen. Das Buch gibt hierzu einen Überblick über den Weg des Entwurfs einer "Full-Custom-Schaltung". Es liegt ihm als roter Faden ein neues Entwurfsverfahren zugrunde, das moderne Workstations mit leistungsfähigen Rechnern nutzt. Der VLSI-Anwender wird sowohl mit Entwurfsverfahren vertraut gemacht, als auch mit den technologischen Randbedingungen für den optimalen Systementwurf.

Die Akzeptanz mikroelektronischer Systemlösungen in industriellen und privaten Anwendungsbereichen hängt in starkem Maße von der Fehlerfreiheit und Zuverlässigkeit der eingesetzten elektronischen Schaltungen ab. Dies ist durch Verbesserungen in der Fertigung allein nicht mehr zu gewährleisten. Die Komplexität heutiger VLSI-Schaltungen hat dabei den Anteil der Testkosten an den gesamten Herstellungskosten eines digitalen Systems in rasanter Weise steigen lassen. Das Buch gibt einen Überblick über die Algorithmen, Methoden und Werkzeuge, um diesen Herausforderungen zu begegnen. Die mathematisch exakte Formlierung der Testaufgabe zieht sich dabei als roter Faden durch das ganze Buch,von der Fehlermodellierung bis hin zum testfreundlichen Schaltungsentwurf.