Flujo de Diseño de Circuitos Integrados Digitales Aplicado al Desarrollo de un Controlador USB 2.0

Abstract

El presente trabajo de título tiene como objetivo principal la exposición del flujo de procesos involucrado en el diseño de un circuito integrado digital. Como consecuencia de ésto, se espera poder demostrar y motivar a explorar esta área en Chile, partiendo por el entorno más cercano: el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.

Para conseguir este objetivo, se diseña un controlador USB 2.0 desde la asimilación de su protocolo para el modelamiento de una solución, hasta el esquemático de la disposición física del circuito resultante. El flujo de diseño consiste principalmente en: a partir de una idea, generada por una necesidad del mercado o bien por una razón académica, determinar sus especificaciones eléctricas y dividir sus funcionalidades; caracterizar el circuito utilizando un lenguaje de descripción de hardware, para esta memoria, Verilog HDL; traducir la descripción del circuito a una lista de compuertas lógicas reales interconectadas; y finalmente, utilizando la representación física de cada compuerta y conexiones, producir un plano físico del circuito. El desarrollo del controlador es guiado y facilitado por las herramientas de diseño de Synopsys®.

El resultado final es un informe que reúne los principales conceptos comprometidos en cada etapa del diseño, junto con su aplicación al modelamiento de un controlador USB 2.0. Aunque el uso de las herramientas de diseño no es detallado, los pasos realizados para cada proceso están basados en los flujos de diseño específicos de cada una de ellas. Respecto a lo anterior, se entrega como resultado un CD que contiene los módulos Verilog del controlador, la lista de compuertas interconectadas y archivos guión que contienen las principales instrucciones ejecutadas en las herramientas de Synopsys®.

USB es un protocolo de comunicación de mediana complejidad que requiere de un equipo de diseñadores para desarrollarlo con profundidad en todos sus aspectos. A su vez, el flujo de diseño de circuitos integrados posee una gran cantidad de conceptos que deben ser manejados para realizar un trabajo de nivel profesional, probablemente con especialistas en cada etapa. Se concluye que el diseño de circuitos integrados, sin considerar la fabricación, es posible de realizar completamente en Chile, considerando la existencia de las herramientas adecuadas y profesionales especializados o con interés en hacerlo.