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gate array

di Bruno Riccò - Enciclopedia della Scienza e della Tecnica (2008)
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gate array

Bruno Riccò

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.

→ Microelettronica. Origini, sviluppi, prospettive

Vedi anche
ASIC Sigla di Application Specific Integrated Circuit, che in elettronica indica un particolare tipo di circuito integrato. Nella maggioranza dei casi gli ASIC sono complessi dispositivi digitali, dotati di memoria, capacità elaborativa ed elementi di calcolo specifici, utili nel campo dell’elaborazione numerica ... CAD Sigla di Computer Aided Design, classe di metodologie nell’ambito delle quali lo sviluppo di un progetto industriale, scientifico o economico viene realizzato interattivamente con un elaboratore elettronico. Le applicazioni più comuni delle metodologie CAD sono quelle dell’ingegneria, dove le idee del ... circùito integrato circùito integrato Circuito realizzato con un unico procedimento fisico-chimico, che consente di ottenere una elevata densità dei componenti in dimensioni molto ridotte. Il circuito integratoi. può essere di tipo elettrico, di tipo ottico o misto elettro-ottico; può essere realizzato su un unico supporto ... microelettronica Parte dell’elettronica che riguarda la miniaturizzazione dei componenti e dei circuiti elettronici, in particolare la realizzazione dei microcircuiti o circuiti integrati (IC, integrated circuit) o chip. 1. Sviluppo La microelettronica ha avuto un forte impatto non solo in campo tecnico, ma anche ...
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