VLSI

1. 1. VLSI - ஒரு விரிவான அறிமுகம்

VLSI (Very-Large-Scale Integration) என்பது ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளை (Integrated Circuits - ICs) வடிவமைத்தல் மற்றும் உருவாக்குவதற்கான ஒரு தொழில்நுட்பமாகும். இது, ஒரு சிப்பில் மில்லியன் கணக்கான டிரான்சிஸ்டர்கள் (Transistors) மற்றும் பிற மின்னணு கூறுகளை ஒருங்கிணைக்க அனுமதிக்கிறது. இந்தத் தொழில்நுட்பம், கணினி (Computer) தொழில்நுட்பத்தில் புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளது, மேலும் நவீன மின்னணு சாதனங்களின் வளர்ச்சிக்கு அடிப்படையாக உள்ளது.

VLSI-யின் பரிணாமம்

VLSI தொழில்நுட்பம் பல ஆண்டுகளாக படிப்படியாக வளர்ந்துள்ளது. அதன் பரிணாமத்தை பின்வருமாறு காணலாம்:

• SSI (Small-Scale Integration): ஒரு சிப்பில் சில டிரான்சிஸ்டர்கள் மட்டுமே இருக்கும் (10-க்கும் குறைவானவை). எளிய லாஜிக் கேட்கள் (Logic Gates) உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்பட்டது.
• MSI (Medium-Scale Integration): சிப்பில் டிரான்சிஸ்டர்களின் எண்ணிக்கை அதிகரித்தது (100-க்கும் குறைவானவை). கூட்டல் கருவிகள் (Adders), கழித்தல் கருவிகள் (Subtractors) போன்ற சிக்கலான செயல்பாடுகளைச் செய்யக்கூடிய சுற்றுகள் உருவாக்கப்பட்டன.
• LSI (Large-Scale Integration): சிப்பில் ஆயிரக்கணக்கான டிரான்சிஸ்டர்கள் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டன. நினைவகச் சுற்றுகள் (Memory Circuits) மற்றும் சிறிய செயலிகள் (Processors) உருவாக்கப்பட்டன.
• VLSI (Very-Large-Scale Integration): ஒரு சிப்பில் மில்லியன் கணக்கான டிரான்சிஸ்டர்கள் ஒருங்கிணைக்கப்படுகின்றன. சிக்கலான செயலிகள், நினைவகங்கள் மற்றும் சிறப்புப் பயன்பாட்டுச் சுற்றுகள் (Application-Specific Integrated Circuits - ASICs) உருவாக்கப்படுகின்றன.
• ULSI (Ultra-Large-Scale Integration): பில்லியன் கணக்கான டிரான்சிஸ்டர்கள் ஒரு சிப்பில் ஒருங்கிணைக்கப்படுகின்றன. அதிநவீன செயலிகள் மற்றும் அமைப்புகள் உருவாக்கப்படுகின்றன.

VLSI-யின் முக்கிய கூறுகள்

VLSI வடிவமைப்பில் பல முக்கிய கூறுகள் உள்ளன. அவை பின்வருமாறு:

• வடிவமைப்பு (Design): சுற்றுகளின் கட்டமைப்பு, செயல்பாடு மற்றும் இணைப்பு ஆகியவற்றை வரையறுத்தல். சர்க்யூட் வரைபடம் (Circuit Diagram) மற்றும் லாஜிக் வரைபடம் (Logic Diagram) ஆகியவை இதில் அடங்கும்.
• உருவாக்கம் (Fabrication): குறைக்கடத்தி (Semiconductor) பொருட்களான சிலிக்கான் (Silicon) பயன்படுத்தி சுற்றுகளை உருவாக்குதல். போட்டோலித்தோகிராபி (Photolithography) மற்றும் எட்சிங் (Etching) போன்ற செயல்முறைகள் இதில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• சரிபார்த்தல் (Verification): வடிவமைக்கப்பட்ட சுற்று சரியாக செயல்படுகிறதா என்பதை உறுதிப்படுத்துதல். சிமுலேஷன் (Simulation) மற்றும் டெஸ்டிங் (Testing) போன்ற முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• சோதனை (Testing): உருவாக்கப்பட்ட சிப் சரியாக செயல்படுகிறதா என்பதை சோதித்தல். இது, உற்பத்தியின் தரத்தை உறுதிப்படுத்த உதவுகிறது.

VLSI-யின் பயன்பாடுகள்

VLSI தொழில்நுட்பம் பல்வேறு துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. சில முக்கிய பயன்பாடுகள்:

• கணினிகள் (Computers): செயலிகள் (Processors), நினைவகங்கள் (Memories) மற்றும் பிற முக்கிய கூறுகள் VLSI தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்படுகின்றன.
• கைபேசிகள் (Mobile Phones): கைபேசிகளில் உள்ள அனைத்து மின்னணு கூறுகளும் VLSI சிப்களை அடிப்படையாகக் கொண்டவை.
• தானியங்கி வாகனங்கள் (Automotive): வாகனங்களின் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள், பாதுகாப்பு அமைப்புகள் மற்றும் பொழுதுபோக்கு அமைப்புகள் VLSI தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்படுகின்றன.
• மருத்துவ உபகரணங்கள் (Medical Equipment): மருத்துவப் படமாக்கல் (Medical Imaging), நோயறிதல் (Diagnosis) மற்றும் சிகிச்சை (Treatment) கருவிகளில் VLSI முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.
• தொழிற்சாலை ஆட்டோமேஷன் (Industrial Automation): தொழிற்சாலைகளில் தானியங்கி செயல்முறைகளை கட்டுப்படுத்த VLSI பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• விண்வெளி தொழில்நுட்பம் (Aerospace Technology): செயற்கைக்கோள்கள் (Satellites) மற்றும் விண்வெளி ஆய்வு கருவிகளில் VLSI முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

VLSI வடிவமைப்பு ஓட்டம்

VLSI வடிவமைப்பு ஒரு சிக்கலான செயல்முறையாகும், இது பல நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது. ஒரு பொதுவான வடிவமைப்பு ஓட்டம் பின்வருமாறு:

1. குறிப்புகள் (Specification): சுற்றின் தேவைகள் மற்றும் செயல்பாடுகளை வரையறுத்தல். 2. கட்டமைப்பு வடிவமைப்பு (Architectural Design): சுற்றின் பொதுவான கட்டமைப்பை வடிவமைத்தல். 3. லாஜிக் வடிவமைப்பு (Logic Design): சுற்றின் லாஜிக் செயல்பாடுகளை வரையறுத்தல். பூலியன் இயற்கணிதம் (Boolean Algebra) மற்றும் கர்நாஃப் வரைபடங்கள் (Karnaugh Maps) போன்ற கருவிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. 4. சுற்று வடிவமைப்பு (Circuit Design): டிரான்சிஸ்டர்கள் மற்றும் பிற கூறுகளைப் பயன்படுத்தி லாஜிக் செயல்பாடுகளைச் செயல்படுத்தும் சுற்றுகளை வடிவமைத்தல். ஸ்பைஸ் (SPICE) போன்ற சிமுலேட்டர்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. 5. உடல் வடிவமைப்பு (Physical Design): சுற்றுகளை சிப்பில் எவ்வாறு அமைப்பது என்பதை தீர்மானித்தல். லேஅவுட் (Layout) மற்றும் ரூட்டிங் (Routing) ஆகியவை இதில் அடங்கும். 6. சரிபார்த்தல் (Verification): வடிவமைப்பு சரியாக செயல்படுகிறதா என்பதை உறுதிப்படுத்துதல். 7. உருவாக்கம் (Fabrication): சிப்பை உருவாக்குதல். 8. சோதனை (Testing): சிப்பின் செயல்பாட்டை சோதித்தல்.

VLSI-யில் பயன்படுத்தப்படும் கருவிகள்

VLSI வடிவமைப்பில் பல சிறப்பு கருவிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவற்றில் சில:

• EDA கருவிகள் (Electronic Design Automation Tools): சுற்றுகளை வடிவமைத்தல், உருவகப்படுத்துதல் மற்றும் சரிபார்த்தல் ஆகியவற்றைச் செய்ய உதவும் மென்பொருள் கருவிகள். எடுத்துக்காட்டுகள்: Cadence, Synopsys, Mentor Graphics.
• சிமுலேட்டர்கள் (Simulators): சுற்றுகளின் செயல்பாட்டை உருவகப்படுத்த உதவும் கருவிகள். ஹெச்.டி.எல் (HDL) மொழிகளைப் பயன்படுத்தி சுற்றுகளை விவரிக்கலாம்.
• லேஅவுட் கருவிகள் (Layout Tools): சிப்பில் சுற்றுகளை எவ்வாறு அமைப்பது என்பதை வடிவமைக்க உதவும் கருவிகள்.
• சரிபார்ப்பு கருவிகள் (Verification Tools): வடிவமைப்பு சரியாக செயல்படுகிறதா என்பதை சரிபார்க்க உதவும் கருவிகள்.

VLSI-யில் உள்ள சவால்கள்

VLSI தொழில்நுட்பம் பல சவால்களை எதிர்கொள்கிறது. அவற்றில் சில:

• மின் நுகர்வு (Power Consumption): சிப்பில் அதிக எண்ணிக்கையிலான டிரான்சிஸ்டர்கள் இருப்பதால், மின் நுகர்வு ஒரு பெரிய பிரச்சனையாக உள்ளது.
• வெப்பச் சிதறல் (Heat Dissipation): அதிக மின் நுகர்வு காரணமாக சிப்பில் வெப்பம் உருவாகிறது, இது சிப்பின் செயல்திறனை பாதிக்கும்.
• சிக்னல் ஒருமைப்பாடு (Signal Integrity): சிப்பில் சிக்னல்கள் பயணிக்கும்போது, அவற்றின் தரம் குறையலாம்.
• வடிவமைப்பு சிக்கலானது (Design Complexity): VLSI வடிவமைப்புகள் மிகவும் சிக்கலானவை, அவற்றை நிர்வகிப்பது கடினம்.
• உற்பத்தி செலவு (Manufacturing Cost): VLSI சிப்களை உருவாக்குவது மிகவும் விலை உயர்ந்தது.

எதிர்கால போக்குகள்

VLSI தொழில்நுட்பத்தில் எதிர்காலத்தில் பல புதிய போக்குகள் உருவாகும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. அவற்றில் சில:

• 3D ICs (Three-Dimensional Integrated Circuits): சிப்களை ஒன்றுக்கு மேல் ஒன்று அடுக்கி உருவாக்குதல், இது செயல்திறனை அதிகரிக்கும்.
• FinFETs (Fin Field-Effect Transistors): டிரான்சிஸ்டர்களின் செயல்திறனை அதிகரிக்கும் புதிய வகை டிரான்சிஸ்டர்.
• நானோ தொழில்நுட்பம் (Nanotechnology): இன்னும் சிறிய டிரான்சிஸ்டர்களை உருவாக்க நானோ தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துதல்.
• செயற்கை நுண்ணறிவு (Artificial Intelligence): VLSI வடிவமைப்பை மேம்படுத்த செயற்கை நுண்ணறிவைப் பயன்படுத்துதல்.
• குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் (Quantum Computing): குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கான புதிய VLSI கட்டமைப்புகளை உருவாக்குதல்.

தொடர்புடைய உத்திகள், தொழில்நுட்ப பகுப்பாய்வு மற்றும் அளவு பகுப்பாய்வு

1. சர்க்யூட் மினிமைசேஷன் (Circuit Minimization) 2. பவர் ஆப்டிமைசேஷன் (Power Optimization) 3. டைமிங் அனாலிசிஸ் (Timing Analysis) 4. சிமுலேஷன் டெக்னிக்ஸ் (Simulation Techniques) 5. ஃபவுண்டரி டெக்னாலஜி (Foundry Technology) 6. டிசைன் ரூல்ஸ் (Design Rules) 7. ஸ்கேலிங் லா (Scaling Law) 8. பவர் டிசைன் (Power Design) 9. தெர்மல் அனாலிசிஸ் (Thermal Analysis) 10. ஃபீல்ட் எஃபெக்ட் டிரான்சிஸ்டர் (Field-Effect Transistor) 11. காம்ப்யூடேஷனல் காம்ப்ளெக்சிட்டி (Computational Complexity) 12. அல்காரிதம் டிசைன் (Algorithm Design) 13. ஸ்டேடஸ்டிக்கல் அனாலிசிஸ் (Statistical Analysis) 14. ரிலேபிலிட்டி இன்ஜினியரிங் (Reliability Engineering) 15. ஆப்ஜெக்டிவ் ஃபங்ஷன் (Objective Function)

குறிப்பு: இந்த கட்டுரை VLSI பற்றிய அடிப்படை அறிமுகத்தை வழங்குகிறது. மேலும் தகவலுக்கு, தொடர்புடைய இணையதளங்கள் மற்றும் புத்தகங்களைப் பார்க்கவும்.

இப்போது பரிவர்த்தனையை தொடங்குங்கள்

IQ Option-ல் பதிவு செய்யவும் (குறைந்தபட்ச டெபாசிட் $10) Pocket Option-ல் கணக்கு திறக்கவும் (குறைந்தபட்ச டெபாசிட் $5)

எங்கள் சமூகத்தில் சேருங்கள்

எங்கள் Telegram சேனலுக்கு சேர்ந்து @strategybin பெறுங்கள்: ✓ தினசரி பரிவர்த்தனை சமிக்ஞைகள் ✓ சிறப்பு உத்திகள் மற்றும் ஆலோசனைகள் ✓ சந்தை சார்ந்த அறிவிப்புகள் ✓ தொடக்க அடிப்படையிலான கல்வி பொருட்கள்