Wenn durch abgekündigte Halbleiterprozesse Lieferengpässe entstehen: ASIC redesignen

Ein von MAZeT designtes Signal-ASIC
Ein von MAZeT designtes Signal-ASIC

Abgekündigte Halbleitertechnologien müssen nicht zwangsläufig das Ende von langjährig eingesetzten ASICs bedeuten. Die im Folgenden beschriebenen Wege für die Wiederbelebung von abgekündigten ASICs zeigen, dass das Redesign von ASICs durchaus eine lohnende ­Alternative sein kann.

Seit dem 1. Juli 2006 dürfen nur noch Geräte in Umlauf gebracht werden, welche die RoHS-Norm erfüllen. Damit müssen auch alle verwendeten Bauelemente (z.B. ASICs) diese Norm erfüllen. Ältere Lagerbestände sind also unter Umständen nicht mehr einsetzbar. Eine Ersatzbeschaffung auf dem Weltmarkt scheidet aus, da es sich um kundenspezifische Bauelemente handelt.

Werden ASICs allerdings über einen längeren Zeitraum weiter benötigt, so gewinnt die Möglichkeit des Redesign an Bedeutung. Die Art und der Ablauf des Redesign hängen vom ASIC selbst und von den vorhandenen Daten (z.B. GDS2-Datensatz, Testprogramm, Testspezifikation, Pflichtenheft, Datenblatt) ab. Das Ziel des Redesign muss es dabei sein, mögliche Folgeaufwände so gering wie möglich zu halten. Das bedeutet, dass das neue ASIC möglichst funktions- und anschlusskompatibel zum Original-ASIC sein sollte. Ebenso muss eine Halbleitertechnologie ausgewählt werden, die über einen langen Zeitraum verfügbar ist.

Notwendige Voraussetzungen für das Redesign eines ASIC

Das erfolgreiche Redesign eines ASIC ist an einige Voraussetzungen gebunden. Je mehr dieser Voraussetzungen erfüllt sind, desto geringer fallen das Entwurfsrisiko, die Entwicklungszeit und die Kosten des Redesign aus. Folgende Voraussetzungen sollten erfüllt sein:
- Technische Beschreibung des ASIC (Pflichtenheft, Schaltplan, Hochsprachenbeschreibung, Netzliste, Datenblatt)
- Testvektoren bzw. funktionelle Test Patterns für den Serientest
- Testprogramm für den Schaltkreis-Tester
- Ausführliche Dokumentation der elektrischen Funktionalität des ASIC
- Testumgebung (digitale Testbench und Simulations-Patterns bzw. Simulationsschaltungen)
- Elektrische Charakterisierung des Eingangs-/Ausgangsverhaltens
Beschreibung des dynamischen Verhaltens (Timing-Diagramme)
- Betriebsspannungskonzept
- ESD- und EMV-Konzept
- GDS2-Datensatz

Ohne eine genaue technische Beschreibung kann bei einem Redesign die Funktionskompatibilität nicht sichergestellt werden. Auch die Testvektoren und die Testumgebung sind von immenser Bedeutung, weil dadurch letztlich der Nachweis der Funktionsfähigkeit für die Serienproduktion erbracht wird. Da die logischen Elemente (Gatter, Flip-Flops, Speicher u.a.) einer neuen Halbleitertechnologie oft andere Verzögerungszeiten bzw. die analogen Transistoren ein anderes elektrisches Verhalten (und damit andere Modelle) aufweisen, ist die Beschreibung des dynamischen Verhaltens von großer Bedeutung.

Das Vorhandensein eines GDS2-Datensatzes (Layout-Daten) ist insbesondere für das Redesign von Mixed-Signal-ASICs wichtig, weil die Anordnung empfindlicher analoger Baugruppen im Verbund mit digitalen Schaltungsteilen oft über Erfolg oder Misserfolg entscheiden.