{"id":29577,"date":"2021-07-15T15:47:30","date_gmt":"2021-07-15T21:47:30","guid":{"rendered":"https:\/\/goldenti.com\/site\/?p=29577"},"modified":"2021-07-15T15:47:33","modified_gmt":"2021-07-15T21:47:33","slug":"como-se-disena-un-chip-y-que-metodos-hay-para-ello","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/goldenti.com\/site\/como-se-disena-un-chip-y-que-metodos-hay-para-ello\/","title":{"rendered":"\u00bfC\u00f3mo se dise\u00f1a un chip y qu\u00e9 m\u00e9todos hay para ello?"},"content":{"rendered":"\n<figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2021\/07\/portada-metodologias-diseno.jpg\" alt=\"Render Chip Binario\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p>A la hora de dise\u00f1ar nuevos chips, los diferentes fabricantes y dise\u00f1adores de chips utilizan diferentes metodolog\u00edas de dise\u00f1o de chips seg\u00fan cual sea la necesidad de cada momento y por tanto lo que busquen en el dise\u00f1o final. Dichas metodolog\u00edas adem\u00e1s es lo que hace que unas pocas empresas en el sector est\u00e1n adelantadas el resto.<\/p>\n\n\n\n<p>Cuando hablamos de dise\u00f1o de nuevos circuitos integrados en un chip, sean estos del tipo que sean, ya estemos hablando de una CPU, una GPU, un chipset, una memoria, etc. Se llegan a utilizar tres estilos o metodolog\u00edas diferentes en cuanto al dise\u00f1o. Los cuales son llamados Full Custom, Semi Custom y EDA. Veamos c\u00f3mo son cada una de ellas y en qu\u00e9 se diferencian entre ellas.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">\u00bfQu\u00e9 es la Standard Cell Library?<\/h2>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2021\/07\/Ejemplos-Standard-Cell-Library.jpg\" alt=\"Ejemplos Standard Cell Library\" class=\"wp-image-638391\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Antes de nada hemos de entender lo que es una Standard Cell Library. De la misma manera que los lenguajes de programaci\u00f3n suelen tener librer\u00edas con las estructuras de datos y algoritmos m\u00e1s utilizados a la hora de desarrollar programas. las fundiciones o f\u00e1bricas de procesadores tienen sus propias librer\u00edas est\u00e1ndar donde en cada una de ellas est\u00e1n bien definidas las puertas l\u00f3gicas que se utilizar\u00e1n para crear un futuro dise\u00f1o digital.<\/p>\n\n\n\n<p>Cada nodo de fabricaci\u00f3n tiene una librer\u00eda est\u00e1ndar de puertas l\u00f3gicas seg\u00fan el nodo y la utilidad que se vaya a utilizar. Por ejemplo TSMC tiene un nodo de 7 nm para alto rendimiento y otro para bajo consumo. Cada uno de ellos tiene una Standard Cell Library, la cual ser\u00e1 esencial para la creaci\u00f3n de nuevos procesadores. Dado que incluye todo lo necesario como puertas l\u00f3gicas, biestables, latches, etc.<\/p>\n\n\n\n<p>Por lo que son las propias fundiciones como Intel, TSMC, Samsung, GLOBALFOUNDRIES, SMIC y muchas otras en el mundo las que acaban desarrollando cada una de ellas su Standard Cell Library, la cual ser\u00e1 adoptada para la creaci\u00f3n de nuevos chips. De cada una de las puertas l\u00f3gicas cada Standard Cell Library puede tener diversas variantes. Unas destacar\u00e1n por su rendimiento, otras por tener un \u00e1rea menor, tendremos versiones de una puerta l\u00f3gica con menor consumo energ\u00e9tico y tambi\u00e9n con conocimientos.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Metodolog\u00edas de dise\u00f1o de chips Full Custom<\/h2>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2021\/07\/metodologias-diseno-2.jpg\" alt=\"Metodolog\u00edas Dise\u00f1o\" class=\"wp-image-638385\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>La metodolog\u00eda Full Custom es el m\u00e1s complejo de todos, ya que solo es adoptada por unas pocas compa\u00f1\u00edas en el mundo cuyo capital para investigaci\u00f3n y desarrollo es inmenso. Esta metodolog\u00eda adem\u00e1s requiere muchos a\u00f1os de desarrollo para terminar un dise\u00f1o. Se basa en la combinaci\u00f3n del uso de la Standard Cell Library del nodo escogido y de dise\u00f1o personalizado.<\/p>\n\n\n\n<p>\u00bfEn qu\u00e9 consiste? Supongamos que tenemos una combinaci\u00f3n de puertas l\u00f3gicas que no viene integrada en la Standard Cell Library y cuya implementaci\u00f3n es esencial para vuestro dise\u00f1o. Pues bien, las empresas con capacidad Full Custom tienen la capacidad de expandir la Standard Cell Library del nodo que est\u00e1n utilizando y crear nuevos a\u00f1adidos para uso en sus propios dise\u00f1os.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2021\/02\/Diseno-Procesadores.jpg\" alt=\"Placa Rayos X\" class=\"wp-image-561697\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Normalmente las empresas de dise\u00f1o de procesadores cuando tienen planeado un procesador a muy largo plazo, el nodo que utilizar\u00e1n no est\u00e1 preparado y su Standard Cell Library no est\u00e1 disponible. Por lo que estas empresas dise\u00f1an sus propias puertas l\u00f3gicas para un nodo m\u00e1s avanzado. Esto es algo que incluso hacen las Fabless como AMD y NVIDIA para probar nuevas arquitecturas. La metodolog\u00eda es que las fundiciones les env\u00edan por adelantado sus librer\u00edas de dise\u00f1o con antelaci\u00f3n antes de desplegar la producci\u00f3n del nuevo nodo.<\/p>\n\n\n\n<p>A partir de ellas las empresas con capacidad Full Custom crean dise\u00f1os preliminares sencillos y con ello sugieren mejoras sobre el futuro nodo de fabricaci\u00f3n. Este es el motivo por el cual ciertas fundiciones y fabricantes buscan tener socios con m\u00e1s capacidad de investigaci\u00f3n y desarrollo. \u00bfLa contrapartida de este m\u00e9todo? Su alto coste, no solo por el dise\u00f1o de nuevas combinaciones de puertas l\u00f3gicas, sino por el hecho que est\u00e1n pensadas para el desarrollo de procesadores entre tres y cinco a\u00f1os vista.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Metodolog\u00edas de dise\u00f1o de chips Semi Custom<\/h2>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2021\/07\/metolodias-diseno-semi-custom.jpg\" alt=\"Metodolog\u00edas Dise\u00f1o\" class=\"wp-image-638379\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Los dise\u00f1os semi custom son aquellos que utilizan solo la Standard Cell Library de un nodo ya disponible para la manufactura. Por lo que se trata de una metodolog\u00eda de dise\u00f1o pensada para lanzar procesadores a muy corto plazo y que no requiere un alto capital de investigaci\u00f3n y desarrollo. A d\u00eda de hoy m\u00e1s del 80% de las empresas de dise\u00f1o de chips son semi custom. Todos los dise\u00f1os empiezan siendo dise\u00f1os Semi Custom, es cuando los ingenieros con m\u00e1s altos conocimientos ven la capacidad de hacer un mejor procesador utilizando tecnolog\u00eda propia pasan de Semi Custom a Full Custom. Pero como hemos comentado antes, esto es algo que muy pocas empresas se pueden permitir.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2021\/01\/Memoria-Xbox-Series-X-e1611828733258.jpg\" alt=\"GDDR6 Xbox Series X\" class=\"wp-image-557584\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Un caso curioso de dise\u00f1o Semi Custom es AMD, la cual tiene su propia Standard Cell Library utilizando a TSMC como fabricante principal. Una empresa que pacte el dise\u00f1o de un chip con AMD no solamente podr\u00e1 utilizar las tecnolog\u00edas ya desarrolladas de la propia AMD, sino que podr\u00e1 hacer uso de su propia Standard Cell Library para crear coprocesadores como aceleradores y procesadores de dominio espec\u00edfico para sus dise\u00f1os. Algo que han hecho SONY y Microsoft para la creaci\u00f3n de los procesadores principales de sus consolas de nueva generaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<p>No obstante, pese a su menor precio en comparaci\u00f3n con el dise\u00f1o Full Custom este requiere que se contrate la fabricaci\u00f3n de los chips en las grandes fundiciones, las cuales no van a aceptar pedidos muy peque\u00f1os. Por lo que el dise\u00f1o de chips implica capital suficiente para pagar por la fabricaci\u00f3n de los mismos.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Despliegue en FPGAs y CPLDs<\/h2>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/10\/XilinxFPGA.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-504856\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>El uso de FPGA se ha vuelto popular en los \u00faltimos a\u00f1os al igual que los CPLD, ambos son l\u00f3gica programable cuyo funcionamiento y diferencias entre cada uno no os vamos a explicar aqu\u00ed. Su uso en las metodolog\u00edas de dise\u00f1o de nuevos procesadores se da en dos casos. El primero para prototipado, el segundo se da porque existen ocasiones en que una empresa no tiene la capacidad econ\u00f3mica para contratar un gran volumen de chips, lo cual no es del inter\u00e9s de las fundiciones.<\/p>\n\n\n\n<p>Se ha de tener en cuenta que el despliegue en cada nodo de fabricaci\u00f3n es cada vez m\u00e1s caro de implementar por lo las grandes fundiciones buscan los clientes econ\u00f3micamente m\u00e1s potentes. Pod\u00e9is dise\u00f1ar la mejor GPU del mundo que si no ten\u00e9is el capital de NVIDIA o AMD para contratar un gran volumen de chips entonces vuestro dise\u00f1o no ver\u00e1 la luz.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2021\/03\/Coste-Diseno-Chips.jpg\" alt=\"Coste Dise\u00f1o Chips\" class=\"wp-image-577045\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Debido a esta situaci\u00f3n muchas empresas de dise\u00f1o de chips no los fabrican, sino que venden sus dise\u00f1os para ser implementados en un FPGA o un CPLD que implementan directamente en sus productos. El FPGA se acaba convirtiendo en el chip que se deber\u00eda haber fabricado en masa. A cambio no hace falta pagar por la fabricaci\u00f3n en masa y la implementaci\u00f3n se hace en muy poco tiempo.<\/p>\n\n\n\n<p>El problema con los FPGA en concreto es que el coste por chip es obviamente m\u00e1s alto y se trata de soluciones que ser\u00e1n muy caras, pero que est\u00e1n pensadas para clientes muy concretos. Los cuales tienen el dinero para pagar por dicha soluci\u00f3n, pero no el tiempo para esperar una soluci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Fuente:<\/strong> <a href=\"https:\/\/hardzone.es\/tutoriales\/rendimiento\/metodologia-diseno-procesadores\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">HardZone<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>A la hora de dise\u00f1ar nuevos chips, los diferentes fabricantes y dise\u00f1adores de chips utilizan diferentes [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":13,"featured_media":29578,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4],"tags":[],"class_list":["post-29577","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-noticas"],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v27.1.1 - https:\/\/yoast.com\/product\/yoast-seo-wordpress\/ -->\n<title>\u00bfC\u00f3mo se dise\u00f1a un chip y qu\u00e9 m\u00e9todos hay para ello? 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