In addition, we have developed various kinds of CMOS integrated circuits including Digital CMOS, Analog/Mixed Signal (AMS) CMOS, CMOS technology that consumes low level of electricity, MEMS technology, Power MOS technology, System-on-Chip (SOC) technology, and Advance IC Packaging technology that serve specific operations or the operation of integrated circuits that has high level of capacity and is very complicated.

 

การออกแบบวงจรรวม (IC Fabrication)

วงจรรวม (IC) นั้นมีขั้นตอนการพัฒนาอยู่ 2 ส่วน ได้แก่ส่วนของการออกแบบ และส่วนของการผลิตตามที่กล่าวข้างต้น ในด้านการออกแบบนั้นดำเนินการโดยงานวิจัยออกแบบวงจรรวม และในส่วนของการผลิตนั้นดำเนินการโดยศูนย์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (TMEC) และโรงงานผลิตในต่างประเทศ วิธีการออกแบบวงจรรวมจะมีทั้งแบบดิจตอลล้วนๆ (Digital IC design) หรือแบบอะนาล็อกล้วนๆ (Analog IC design) หรือรวมทั้งสองแบบในเวลาเดียวกัน (Mixed signal IC design) ในกรณีที่ระบบมีความซับซ้อนสูงการออกแบบอาจใช้เทคนิค system-on-chip design ทั้งนี้ในขั้นตอนการออกแบบไอซีโดยทั่วไปสามารถแสดงได้ดังรูป

1. Design Entry

   ผู้ออกแบบเริ่มต้นด้วยการกำหนดรายละเอียดหน้าที่การทำงานของวงจรรวมที่ตนต้องการ แล้วป้อนรายละเอียดนี้เข้าสู่คอมพิวเตอร์ ซึ่งสามารถทำได้โดยการวาดแผนภาพเค้าร่าง (schematic) ของวงจรโดยตรง หรือโดยการสร้างโปรแกรมในภาษาพรรณนาฮาร์ดแวร์ (Hardware Description Language: HDL) เช่นภาษา VHDL และภาษา Verilog แล้วให้คอมพิวเตอร์ทำการสังเคราะห์ (synthesis) แผนภาพเค้าร่างให้ การออกแบบในขั้นนี้เราสนใจเพียงพฤติกรรมของระบบที่เราออกแบบเท่านั้น






รูปตัวอย่างการออกแบบโดยใช้ภาษา VHDL แล้วสังเคราะห์เป็นลอจิกเกต







2. Simulation

   ผู้ออกแบบนำ schematic มาทำการจำลองการทำงาน (simulation) เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของวงจรที่ออกแบบตามข้อมูลในเวกเตอร์ทดสอบ (test vector) ที่ผู้ออกแบบกำหนดไว้ โดยพิจารณาจากไดอะแกรมทางเวลา (timing diagram) และการจำลองความผิดพลาดที่เกิดขึ้น ผลจาก simulation จะถูกใช้ในการปรับปรุงแก้ไขวงจรให้ถูกต้อง ก่อนการออกแบบผังวงจรในขั้นตอนสุดท้าย




3. Physical Layout

   ผู้ออกแบบนำแผนภาพเค้าร่าง (schematic) มาแปลงให้เป็นผังภูมิวงจร (layout) ระดับกายภาพ ซึ่งจะใช้เป็นแบบที่จะถูกถ่ายทอดลงบนแผ่นเวเฟอร์ (แว่นผลึกของสารกึ่งตัวนำซิลิกอน) ที่เตรียมเข้ากระบวนการเจือสารให้เป็นแผ่นวงจรรวมที่จะถูกตัดแบ่งเป็นชิปหลายตัวต่อไป การออกแบบผังวงจรมี 2 วิธีหลักๆ คือ



1. ระบบ Pre-Treatment เป็นระบบการทำความสะอาดน้ำเบื้องต้น เพื่อปรับน้ำดิบที่มีความกระด้างปะปนอยู่ให้เป็นน้ำอ่อน (Soft Water) โดยการกำจัดพวกของแข็งแขวนลอย ความขุ่น ตะกอน สารอินทรีย์ละลายและคลอรีน รวมทั้งอิออนต่างๆ



2. ระบบ Ultra Deionized (UDI) Water เป็นระบบการทำความสะอาดน้ำอ่อน (Soft Water) ให้เป็นน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูง โดยทำการกำจัดอิออนต่างๆ ที่เหลือจากการทำความสะอาดน้ำเบื้องต้น อีกทั้งยังฆ่าจุลินทรีย์ที่ปะปนมากับน้ำ เพื่อให้ได้น้ำความบริสุทธิ์สูงตรงตามมาตรฐานในการผลิตวงจรรวม ซึ่งโดยปกติ ศูนย์ฯ สามารถผลิตน้ำสะอาดหรือ Ultra Deionized (UDI) Water ได้ถึง 3.5 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง และมีค่าความต้านทานไม่ต่ำกว่า 18 เมกะโอห์ม-เซนติเมตร

หลังการออกแบบผังวงจรเสร็จสิ้น ผู้ออกแบบจะใช้คอมพิวเตอร์ช่วยตรวจสอบว่าผังภูมิวงจร (layout) นั้นถูกต้องตามกฎการออกแบบ กฎทางไฟฟ้า และมีความผิดเพี้ยนจากแผนภาพเค้าร่าง (schematic) หรือไม่ หากมีความผิดพลาดหรือผิดเพี้ยน จุดผิดเหล่านั้นต้องได้รับการแก้ไข ก่อนส่งแฟ้มข้อมูลผังวงจรรวมไปให้โรงงานทำหน้ากาก (mask) สำหรับใช้ผลิตเป็นไมโครชิปต่อไป

เทคโนโลยีหลักที่ใช้ในการออกแบบและผลิตวงจรรวมนั้นได้แก่ เทคโนโลยี CMOS ซึ่งจะมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ ในส่วนของ TMEC นั้นแนวโน้มจะเน้นไปทาง low power/low voltage ซึ่งจะใช้งานทางด้านเซนเซอร์

ในส่วนอื่นของเทคโนโลยีที่ใช้พัฒนาวงจรรวมนั้นนอกจากการผลิตโดยใช้เทคโนโลยี CMOS แล้วยังสามารถพัฒนาวงจรโดยใช้เทคโนโลยีเอฟพีจีเอ (Field Programmable Gate Array) โดยการทดสอบต้นแบบวงจรบนบอร์ดพัฒนาก่อนที่จะออกแบบในระดับผังภูมิต่อไป เช่นบอร์ด Xilinx Spartan-3 รองรับวงจรได้ถึง 1.6 ล้านเกต และบอร์ดพัฒนาเอฟพีจีเอ Virtex-5

1. เครื่องมือและอุปกรณ์

   เครื่องมือหลักที่จำเป็นในการดำเนินการวิจัยและพัฒนาได้แก่

   
   
   1. คอมพิวเตอร์ความเร็วสูงสำหรับการออกแบบและจำลองวงจร ซึ่งทำงานอยู่บนระบบปฏิบัติการ Linux และ Solaris
   2. ซอฟต์แวร์สำหรับออกแบบวงจรรวม (Electronic Design Automation: EDA) ประกอบด้วย Cadence IC Design Software, Xilinx FPGA Design, Tanner Tools
   3. เครื่องมือวัดและทดสอบ
   4. คิทเทคโนโลยีสำหรับการออกแบบ (Design kit) เช่นเทคโนโลยี CMOS 0.8/0.5/0.35/0.25/0.18um

บริการออกแบบไอซี (IC Design Services)

บริการออกแบบไอซี ให้คำปรึกษาในการออกแบบวงจร บุคลากรของศูนย์ จะให้ปรึกษาในด้านการออกแบบวงจรรวมต่างๆ การเลือกใช้ซอฟต์แวร์ที่เหมาะสมกับงานที่จะใช้ และรับออกแบบวงจร การจำลองวงจร การเขียนวงจรด้วยภาษาชั้นสูง VHDL/Verilog การสังเคราะห์วงจร และการทำต้นแบบด้วย FPGA

บริการช่องทางการทำต้นแบบไอซี (Thai Chip Prototype Services)

บริการช่องทางการทำต้นแบบไอซี ศูนย์จะช่วยดำเนินการในการติดต่อกับผู้ผลิตแผ่นวงจรรวม ซึ่งทางศูนย์มีข้อตกลงพิเศษกับบริษัทผู้ผลิตต่างๆ ทำให้สามารถทำต้นแบบวงจรรวมปริมาณต่ำได้ในราคาที่ต่ำลงมาก โดยการรวมแบบวงจรรวมจากหลายที่เข้าด้วยกัน และสร้างลงบนหน้ากากอันเดียวกัน เทคโนโลยีที่สามารถทำได้ได้แก่ CMOS, BiCMOS SiGe และ GaAs

ฝึกอบรมด้านการออกแบบไอซี

ฝึกอบรมด้านการออกแบบไอซี ศูนย์ได้จัดการฝึกอบรมหลักสูตร ด้านการออกแบบวงจรรวมต่างๆ เป็นประจำ เพื่อปูพื้นฐานในด้านการออกแบบวงจรรวม และเพิ่มพูนประสบการณ์ใหม่ๆ ให้กับนักออกแบบวงจรรวม โดยที่หลักสูตรที่จัดขึ้นครอบคลุม พื้นฐานการออกแบบวงจรรวม (IC Layout Design) การออกแบบวงจรด้วยภาษา VHDL และ Verilog การออกแบบวงจรด้วย FPGA การออกแบบวงจรรวมอะนาล็อก การจำลองอุปกรณ์กึ่งตัวนำและการจำลองกระบวนการผลิตอุปกรณ์กึ่งตัวนำ