ASIC in kleinen Stückzahlen?

03/12/2007 - 22:31 von Frank Buss | Report spam
Wenn man heutzutage Schaltungen entwirft, dann sucht man meist ein paar
mehr oder weniger passende Bauteile aus, die man geeignet verdrahtet, indem
man eine Platine entwirft, auf der dann die Bauteile platziert werden. Wàre
es nicht viel besser, wenn man das alles in ein Chip packen könnte? Den
gibt man dann bei einer Chipfabrik in Auftrag und bekommt seinen preislich
und funktional optimalen Chip geliefert.

Sieht aktuell leider so aus, als wàren ASICs ziemlich teuer, wenn man nicht
große Stückzahlen abnimmt. Wenn man z.B. nur Digitaltechnik, wie einen FPGA
mit Xilinx EasyPath Technik, in ein ASIC umwandeln will, dann kostet das
schonmal 100k$ pauschal an Grundkosten und es dauert auch noch 12 Wochen,
bis der Chip fertig ist.

Könnte das nicht besser gemacht werden, wie heute auch die
Platinenherstellung? Ich habe nicht viel Ahnung von Chipherstellung, habe
aber mal gelesen, daß man für Prototypen oder Chips mit wenig Strukturen,
das Die direkt per Laser belichten kann, ohne aufwenig erst Filme
herstellen zu müssen. Aber auch wenn man Filme herstellen würde, dann
würden da doch bestimmt hunderte von einfachen Chips verschiedener Kunden
draufpassen, sodaß die Kosten pro Kunde gering sein sollten.

Kann man mit einem Herstellungsprozess auch verschiedene Techniken auf
einen Chip mischen, wie Digitalschaltungen, Leistungs-FETs, Schwingkreise,
AD-Wandler usw.?

Unterstützt werden müsste das Konzept durch eine leistungsfàhige Software,
am besten Open Source, und wiederverwendbare Komponenten, am besten auch
Open Source, analog zu http://www.opencores.org/ , nur eben generell für
alles, was man auf Chips so machen kann. Ich könnte mir vorstellen, daß
dann viele Leute sowas einsetzen würden, was wieder die
Chip-Herstellungskosten senken würde, auch bei kleinen Stückzahlen. Die
Chip-Fabrik braucht nur die Masken zu bekommen, der Rest würde von der
Software erledigt (die am besten auch den Chip simulieren können sollte).

Chuck Moore demonstriert, daß prinzipiell auch sehr wenige Leute
leistungsfàhige Chips designen können ( http://www.colorforth.com/ ). Ist
wahrscheinlich nicht jedermanns Sache, in Forth das komplette Design- und
Simulationstool zu programmieren und dann damit einen Forth-Chip zu
entwerfen und physikalisch zu simulieren, aber es zeigt, daß so eine
Software nicht unbedingt ein 1.000 Mann-Jahre Projekt ist.

Weiß einer wie teuer es aktuell ungefàhr ist, wenn man schon alle Masken
zur Chipherstellung fertig hat und das Fertigungsverfahren mit einer
Chip-Fabrik ohne Anpassungen von Seite der Fabrik dazu passt, sodaß die das
quasi nur noch belichten muß und den Chip dann herstellen kann, um z.B.
100, 1.000 und 100.000 Chips herzustellen? Sagen wir mal für einen Chip mit
wenig Layern, auf dem ein kleiner 8051 drauf ist und ein paar
Analogschaltungen, wie ein AD-Wandler und ein Leistung-FET Ausgang.

Frank Buss, fb@frank-buss.de
http://www.frank-buss.de, http://www.it4-systems.de
 

Lesen sie die antworten

#1 Oliver Bartels
03/12/2007 - 23:22 | Warnen spam
Hallo Frank,
On Mon, 3 Dec 2007 22:31:00 +0100, Frank Buss
wrote:
Wenn man heutzutage Schaltungen entwirft, dann sucht man meist ein paar
mehr oder weniger passende Bauteile aus, die man geeignet verdrahtet, indem
man eine Platine entwirft, auf der dann die Bauteile platziert werden. Wàre
es nicht viel besser, wenn man das alles in ein Chip packen könnte? Den
gibt man dann bei einer Chipfabrik in Auftrag und bekommt seinen preislich
und funktional optimalen Chip geliefert.



Das macht manchmal Sinn, allerdings ist die Auswahl an wirklich
guten IC's schon sehr groß.

Eine gewisses "Plus" sollte schon dahinter stecken, nur Baugruppen
für das übliche 08-15 Sensor-rein-Aktuator-raus Design lohnt echt
nicht.

Es gibt von AD z.B. Microcontroller mit A/D-D/A on Chip, oder
von Infineon und TI DSPs, die mit A/D Wandlern, Flash, RAM,
Timern, PWM (auch für D/A), Capture, CAN und teilweise sogar
Floating Point wirklich _alles_ für das übliche Sensor/Aktuator-
Design on Board haben.

Interessant wird es eher bei den Extremen, also schnelle spezielle
Signalverarbeitung oder wenig Strom oder ultrakompakt usw.

Sieht aktuell leider so aus, als wàren ASICs ziemlich teuer, wenn man nicht
große Stückzahlen abnimmt. Wenn man z.B. nur Digitaltechnik, wie einen FPGA
mit Xilinx EasyPath Technik, in ein ASIC umwandeln will, dann kostet das
schonmal 100k$ pauschal an Grundkosten und es dauert auch noch 12 Wochen,
bis der Chip fertig ist.



Also: 350nm MPW Run gibt es ab rund 5-10k Euro, allerdings
sind GDS2 Daten anzuliefern. Austriamicrosystems ist ein
Kandidat.

Könnte das nicht besser gemacht werden, wie heute auch die
Platinenherstellung? Ich habe nicht viel Ahnung von Chipherstellung, habe
aber mal gelesen, daß man für Prototypen oder Chips mit wenig Strukturen,
das Die direkt per Laser belichten kann, ohne aufwenig erst Filme
herstellen zu müssen. Aber auch wenn man Filme herstellen würde, dann
würden da doch bestimmt hunderte von einfachen Chips verschiedener Kunden
draufpassen, sodaß die Kosten pro Kunde gering sein sollten.



Lohnt nicht, Laser ist zu ungenau. Da wurden schon
Millionen für nix verbrannt.
Der MPW Run ist schon das Mittel der Wahl.

Der Punkt ist ein anderer: In dem Metier wird von Sales Droiden
unglaublich viel "das muss so teuer sein" FUD verbreitet, weil
das ja Mr. Schlips persönlich, sein Vertriebscheffe, der Distri
sowieso und noch 20 andere Leutchen mitverdienen wollen,
die alle primàr ein wichtiges Gesicht machen.

Da in Europa das Wissen über IC Design nicht so verbreitet
ist, funktioniert das auch vielfach.

Ich habe aber selber schon ein paar IC's auf Maskeneben
entwickelt und kann Dir definitiv sagen, dass MPW keine
100k$ kosten muss.

Kann man mit einem Herstellungsprozess auch verschiedene Techniken auf
einen Chip mischen, wie Digitalschaltungen, Leistungs-FETs, Schwingkreise,
AD-Wandler usw.?



Ja, aber immer prozess- und technologieangepasst.

Darum macht man es ja. Wenn Du nur digital willst, fàhrst Du mit einem
FPGA definitiv besser und billiger, weil die Dinger in viel größeren
Stückzahlen laufen und man den Vorteil von <100nm Prozessen
voll ausspielen kann. Verdarhtungslogik geht sub-quadratisch in
den Resourcenverbrauch ein, die Dichte wàchst aber quadratisch
mit steigender Auflösung. Da Phasenmasken (<300nm) in der Tat
sündteuer sind, fàhrt man hier mit FPGA auch deshalb besser,
weil die Maskenkosten auf große Stückzahlen umgelegt werden.

Unterstützt werden müsste das Konzept durch eine leistungsfàhige Software,
am besten Open Source, und wiederverwendbare Komponenten, am besten auch
Open Source, analog zu http://www.opencores.org/ , nur eben generell für
alles, was man auf Chips so machen kann.



Dann fang mal an, Open Source zu schreiben ;-)

Ich habe ein IC Design System geschrieben und weiß, was
für ein Aufwand dahinter steckt. Danken tut einem im Design-
Bereich Open Source keiner, wir hatten es schon mal mit
einem kostenlosen (allerdings closed source) Schema
Paket probiert, alles was rauskommt, sind Feature Requests.

Open Source funktioniert bei kleinen Projekten oder dann,
wenn die Software so populàr ist, dass man wie Linus & Co
aus dieser Popularitàt dadurch Nutzen schlagen kann, dass
es Leute gibt, die dann die Weiterentwicklung z.B. durch
Bezahlung des Gehalts sponsoren. IBM hat da z.B. bei
Linux einiges bewirkt, auch Sun hat einen Haufen Geld
in die Hand genommen, um Staroffice zu kaufen und daraus
Open Office zu machen. Nur mit Forderungen alleine ist aber
noch kein großes System entstanden ...

Chuck Moore demonstriert, daß prinzipiell auch sehr wenige Leute
leistungsfàhige Chips designen können ( http://www.colorforth.com/ ).



Ja natürlich, an US Unis sind das teilweise Abschlußarbeiten,
das geht definitiv. Man muss sich nur auf den Hosenboden
setzen und dran arbeiten.

Schau: Ich hab' selber IC's entwickelt _und_ das Designsystem
dazu weitgehend geschrieben, inkl. Autorouter. Inzwischen
haben wir natürlich fleißige Mitarbeiter, die das sehr gut
weiterführen, ich muss gottseidank nicht mehr alles selber
machen.

Any questions ?

Weiß einer wie teuer es aktuell ungefàhr ist, wenn man schon alle Masken
zur Chipherstellung fertig hat und das Fertigungsverfahren mit einer
Chip-Fabrik ohne Anpassungen von Seite der Fabrik dazu passt, sodaß die das
quasi nur noch belichten muß und den Chip dann herstellen kann, um z.B.
100, 1.000 und 100.000 Chips herzustellen? Sagen wir mal für einen Chip mit
wenig Layern, auf dem ein kleiner 8051 drauf ist und ein paar
Analogschaltungen, wie ein AD-Wandler und ein Leistung-FET Ausgang.



Für einen Run darfst Du minimum 10 bis 20 Wafer rechnen, mit
eigenen Masken, die womöglich Dreck einbringen usw. wird das
sehr aufwendig.

Lohnt echt nicht, mach MPW und gut ist, das kostet nicht viel
mehr als eine große Leiterkarte.

Gruß Oliver

Oliver Bartels + Erding, Germany +
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

Ähnliche fragen