¿Cuál es la diferencia entre VLSI analógico y VLSI digital?

Permítanme comenzar diciendo: “Analog VLSI” es un nombre inapropiado. Porque el término “Integración a gran escala (VLSI)” se aplica solo a los circuitos digitales donde el recuento de transistores / compuertas es en millones. Por lo tanto, en mi humilde opinión, el diseño analógico se basa predominantemente en una plataforma de semiconductores de óxido de metal complementario (CMOS) y, por lo tanto, con mayor frecuencia es el diseño analógico CMOS.

La principal diferencia entre los circuitos analógicos y digitales es que el primero trata con señales analógicas (continuo en tiempo y continuo en amplitud / espacio) mientras que el segundo trata con señal digital (discreto en tiempo discreto en amplitud / espacio). Para trabajar con señales analógicas, los circuitos analógicos deben estar polarizados en su región operativa lineal, mientras que los circuitos digitales no necesitan polarización y pueden funcionar en modo no lineal / de conmutación.

Alcance :

Los diseñadores analógicos son bastante necesarios para hacer circuitos como amplificadores, circuitos de polarización, referencias, sensores, etc.

El diseñador digital VLSI realmente hace diseño VLSI. Un diseñador típico diseña bloques como mostradores, decodificadores, bloques aritméticos, filtros digitales, etc.

Oportunidades de trabajo :

Al ser una actividad intensamente manual y subjetiva, se necesita un buen diseñador analógico en casi todos los proyectos de alto perfil en la industria de los semiconductores, por lo tanto, siempre habrá demanda para ellos. Sin embargo, la parte del diseño analógico en la mayoría de los
El sistema en chips (SoC) es relativamente pequeño en comparación con los circuitos digitales y, por lo tanto, en los proyectos de SoC típicos, serán menos en número que las personas de diseño digital y verificación.

En el mundo actual, muchos de estos trabajos de diseño analógico se envían a países como India, Malasia y Vietnam, etc. Por lo tanto, en los países en desarrollo las oportunidades están en aumento.

A medida que los SoC se hacen más grandes, a pesar de que hay mucha automatización, la gran cantidad de complejidades en el diseño y verificación de bloques masivos como procesadores, protocolos PCI / USB, etc. se ha convertido en una tarea gigantesca. Por lo tanto, aquí la tendencia que veo es que los ingenieros de verificación digital tienen demanda en comparación con los diseñadores.

Requisito Educativo

Teniendo en cuenta que estos dos, es decir, Analógico y Digital, son algunas de las áreas de nicho del dominio de semiconductores, las empresas generalmente prefieren maestros o doctores en lugar de estudiantes de pregrado.

VLSI analógico: se ocupa de la señal analógica, por lo que el componente es como amplificador, polarización, oscilador, convertidor ADC, aunque también necesita conocimiento digital, corriente, voltaje, resistencia, L, C, ganancia de voltaje, señalización de corriente, señalización de voltaje

VLSI digital: se ocupa de componentes digitales como puertas lógicas, MUX, tiempo de espera, tiempo de configuración, pestillo, flip flop, contador, número binario 1 o 0

en realidad no hay nada solo, se utilizan la mayoría de los lugares tanto analógicos como digitales

Los convertidores analógico a digital / viceversa están ahí, lo que ayuda a obtener cierta tarea

Tomemos un ejemplo del procesador, hay un componente PLL que es un generador de frecuencia implementado en analógico pero utilizado junto con otro componente digital como ALU

El VLSI digital se refiere a solo dos valores, ON u OFF o en representación booleana, 0 o 1. El procesamiento completo se realiza en estos dos valores en diferentes formas. Por ejemplo, si desea representar cuatro valores, en lugar de solo ON u OFF, utilice dos variables booleanas, que representan 00, 01, 10, 11: cuatro valores.

El VLSI analógico actúa en un rango de valores, no solo ENCENDIDO o APAGADO, y también involucra cosas como SNR, Gain (de las que solo tengo una idea mínima).

Tome un ejemplo práctico: la mayoría de las cosas en la naturaleza no son booleanas o digitales. Por ejemplo, la velocidad del viento varía y no es 0 ni 1. Pero las computadoras que hacen las predicciones meteorológicas son digitales, lo que las hace inherentemente más rápidas y fáciles de implementar. El aspecto de diseño de la computadora es digital, mientras que si tiene un dispositivo que mide la velocidad del viento, necesitaría convertir las señales analógicas a digitales para que la computadora las procese.

Por ejemplo, déjame ponerlo de esta manera …
Usted diseña una puerta básica desde cero utilizando transistores de diferente ancho y otros parámetros basados ​​en el requisito dado: este es un diseño analógico.
Utiliza las puertas ya diseñadas para diseñar un módulo: este es un diseño digital.

Aunque, no son solo puertas. Otros módulos como ADC, DAC, MUX, etc. vienen bajo diseño analógico. El diseño digital es más como representar un enunciado de problema dado en forma booleana (usando puertas estándar).

Al llegar a la educación, en diseño digital, te enfocas principalmente en velocidad, potencia y área. Mientras que en el diseño analógico, se enfoca en la velocidad, potencia, área, linealidad, sensibilidad, SNR, etc.

Hasta donde yo sé, los trabajos analógicos suelen ser trabajos bien remunerados, pero hay más trabajos en el dominio digital.

1) En VLSI analógico, diseñamos nuestros circuitos usando amplificadores, condensadores y resistencias, etc. mientras que en VLSI digital, diseñamos nuestros circuitos usando transistores (MOS hoy en día).

2) En el VLSI analógico, tenemos que ocuparnos de los diversos parámetros (conductancia trans, etc.) de los que dependen los dispositivos mientras que el VLSI digital, dominan los problemas microscópicos (disipación de potencia, etc.)

En un nivel fundamental, casi nada.
A nivel conceptual, hay una gran diferencia.

Con esto quiero decir, ambos usan los mismos procesos de fabricación, pero aquellos que diseñan dispositivos puramente analógicos no pueden transferir fácilmente su conocimiento al dominio digital (y viceversa).

Lo que consideramos “digital” aún requiere un análisis analógico. Puede saber que las señales digitales no son perfectos de 1 y 0. Están sujetos a interferencia analógica, sesgo, capacitancias, resistencias, etc.

Para responder a su pregunta, la diferencia entre los circuitos VLSI digitales y analógicos es su aplicación. ¿Quieres interactuar con el mundo real? Tendrás componentes analógicos. ¿Quieres implementar la lógica booleana? Tendrás componentes digitales.

También puede tener una señal mixta VLSI para que los dos mundos tampoco sean mutuamente excluyentes.

Hoy en día, generalmente hay dispositivos de señal mixta disponibles con partes analógicas y digitales en el chip.
Pero cuando se trata de educación, lo digital trata principalmente con circuitos lógicos CMOS y señales digitales, mientras que lo analógico tiene amplificadores opacos y similares.
Desde la perspectiva del trabajo, es bueno conocer ambos conceptos para convertirse en un buen diseñador de vlsi, pero puede encontrar trabajos que se concentren en un campo particular de diseño o prueba, etc.

En electrónica digital VLSI, solo nos importan unos y ceros. Todo lo demás es ruido del que tratamos de deshacernos mediante el almacenamiento en búfer, espaciando pistas, canalizando con flip-flops, etc. A nivel físico, estos circuitos se pueden hacer con transistores NMOS y PMOS con metalización. Esto se puede hacer con aproximadamente 20 capas de procesamiento en la oblea de silicio básica. Para hacer electrónica analógica también necesitamos resistencias, condensadores, inductores, diodos y transistores bipolares, y si también queremos memoria flash también necesitamos transistores MOS de puerta flotante, lo que hace un total de alrededor de 35 capas de procesamiento. Cada capa requiere una luz ultravioleta para brillar en el chip utilizando algún tipo de material fotosensible junto con un objeto llamado retícula que contiene varias copias del contorno del chip. El tamaño máximo del chip está limitado por el tamaño de la retícula y lo inherentemente defectuoso. Una dificultad adicional es que el tamaño de la característica en un proceso moderno es más pequeño que la longitud de onda de la luz UV que causa interferencia que debe compensarse con una complejidad aún mayor. Esto hace que las plantillas (conocidas como el conjunto de máscara) para un chip sean muy caras de fabricar, generalmente en el rango de millones de dólares, y aún más si usa técnicas analógicas. Por lo tanto, los únicos chips que son viables para cubrir los costos iniciales y los salarios de los ingenieros son artículos de gran volumen (procesadores ARM, DRAM, memoria flash, Wifi, GPS, Bluetooth) o aquellos que pueden alcanzar un alto precio, como FPGAs, computadoras de escritorio procesadores, chips de banda base para teléfonos 3G. Las empresas más exitosas son aquellas que saben cómo combinar estos elementos de manera que atraigan al cliente final y también logren confiabilidad en el software y una batería de larga duración. Esta es una descripción simplificada de lo que sucede: hay un gran número de ingenieros involucrados que ni siquiera he mencionado, por ejemplo, ingenieros de software de diseño asistido por computadora, programas de prueba de fabricación, expertos en verificación, expertos en RF, especialistas en PCB, ingeniería de confiabilidad, fundición especialistas, diseñadores de productos. Muchas de estas personas son geeks que influyen en nuestro mundo moderno de una manera profunda pero oculta, no inmediatamente obvia para los hombres / mujeres en la calle que pasan por alto sin darse cuenta de ellos.

El VLSI analógico es arte, mientras que el VLSI digital es matemático. Las oportunidades de VLSI analógico son menores en comparación con VLSI digital en INDIA. El VLSI digital está tan maduro que le permite pensar en la aplicación y el sistema, imagina e invierte tiempo en pensar en el sistema y millones de puertas. El sistema analógico tiene un máximo de 500 transistores.