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Dec 15, 2023

Der Zauberer der Halbleiter

Wenn Sie drei Stunden Zeit haben und die Grundlagen erlernen möchten

Wenn Sie drei Stunden Zeit haben und die Grundlagen von Halbleitern erlernen möchten, hat [Tiny Tapeout] etwas für Sie: Eine Einführung in SiliWiz. Sie benötigen außerdem die SiliWiz-Software (oder verwenden Sie sie online), die den Tools ähnelt, die Chip-Designer verwenden, aber für Studenten als Lerntool gedacht ist

Mit SiliWiz erstellen Sie Ebenen auf einem virtuellen Gerät und können die Ergebnisse mit Spice anzeigen. Das Tutorial soll auf hohem Niveau sein und wird für Schüler ab 14 Jahren empfohlen (uns hat es aber gefallen, da wir schon einiges älter sind). Auf derselben Website ist auch etwas fortgeschritteneres Material verfügbar.

SiliWiz ist einfach zu bedienen. Sie bauen Schichten aus n- oder p-Material, Metall oder Polysilizium auf. Mit einem Schieberegler können Sie einen Querschnitt an einem bestimmten Punkt anzeigen. Sie beschriften Metallendpunkte und verwenden die Simulation, um die Ergebnisse darzustellen. Wie erwartet ahmt der Prozess eine vereinfachte Version des Open-Source-Prozessdesign-Kits Skywater nach.

Wir haben Erfahrung im Entwerfen und Durchführen von Fehleranalysen für ICs und es ist wirklich eine andere Welt. Widerstände, die beispielsweise durch Diffusion oder Polysilizium hergestellt werden, lassen sich in der Regel nur schwer präzise herstellen (aus diesem Grund sieht man lasergetrimmte Widerstände auf teuren Präzisionskomponenten). Da die Fotolithographie jedoch sehr präzise ist, kann das Verhältnis zweier Kondensatoren ein sehr zuverlässiger Wert sein, auch wenn der absolute Wert jedes Kondensators weniger vorhersehbar ist. Bei einem Digital-Analog-Wandler können Sie beispielsweise auf einer Leiterplatte Widerstände verwenden, während Sie auf einem IC eher Kondensatoren verwenden, deren Werteverhältnis bekannt ist. Diese Präzision auf einer Leiterplatte mit diskreten Kondensatoren zu erreichen, wäre schwierig.

Das Entwerfen von Chips ist nicht einfach, und Sie möchten normalerweise auf einer höheren Ebene beginnen und Ihre Idee dann in Silizium umsetzen. SiliWiz wird Ihnen kein direkt baubares Design liefern, aber es wird Ihnen helfen, den IC-Design- und Herstellungsprozess besser zu verstehen.

Wir haben uns bereits mit dem Skywater PDK befasst. Wir empfehlen Ihnen dringend, den Zero to ASIC-Workshop von [Matt Venn] zu besuchen, wenn Sie vorhaben, dies weiterzuführen.