Proceso de fabricación de microcontroladores

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Me interesa saber qué proceso de fabricación de semiconductores utiliza los microcontroladores PIC y AVR más comunes, en particular los microcontroladores de 8 bits.

Obviamente, no están al mismo nivel que las CPU y GPU modernas (~ 20 nm), ¿cuál es la brecha entre estas dos "categorías"? ¿Los microcontroladores siguen en el orden de los micrones?

¿El límite de frecuencia de los microcontroladores (decenas de MHz) se debe únicamente al peor proceso de fabricación o son otros factores que afectan su frecuencia máxima de operación?

¿Es solo el costo extremadamente alto de un mejor proceso de fabricación que impide su uso en microcontroladores baratos? ¿O hay otras razones?

    
pregunta Oceanic815

2 respuestas

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Los procesos más finos requieren voltajes de suministro más bajos, lo que tiende a conducir a un núcleo más bajo que los voltajes de E / S, y se requieren múltiples pines para las fuentes de alimentación. Por ejemplo, 3.3V máximo en la E / S y 1.x V en el núcleo. Eso es un inconveniente en un sistema pequeño.

Además, gran parte de la matriz está ocupada por las almohadillas de unión de E / S (tamaño fijo) y los controladores, por lo que hacer que el resto del chip sea más fino no produce grandes rendimientos en términos de reducción de la superficie de chips.

Los conjuntos de máscaras son mucho más baratos para los procesos más gruesos (tal vez decenas de miles de dólares en lugar de ~ $ 1M para un conjunto de máscaras con tecnología de punta), por lo que es más práctico tener una amplia gama de diferentes productos

Los productos PIC de Microchip en realidad se producen en al menos una fábrica (Gresham OR) que fue utilizada anteriormente para hacer (en ese momento) chips de memoria de última generación (Fujitsu).

    
respondido por el Spehro Pefhany
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enlace página 4:

  

El proceso de línea de base CMOS N-well se lanza en la fabricación madura   Líneas que soportan 1.2, 0.9, 0.7, 0.5, 0.4 y 0.25 micras.   tecnologías

Eso abarca todo el rango de PIC, por lo que los PIC más pequeños probablemente estén en los nodos de proceso más grandes.

El costo es el factor principal; como es el consumo de energía (tanto estática como de fugas), y el diseño térmico asociado. Tenga en cuenta que PIC ofrece microcontroladores más grandes y más rápidos (puede hacer video en un PIC32 ), al igual que AVR. También tiene poco sentido quedarse 8 bits si realmente quiere hacer mucho procesamiento; también puede obtener un bus de datos más grande y una arquitectura de memoria más conveniente que la PIC de 8 bits.

Un problema menor es que a velocidades de reloj más altas no puede leer Flash en un solo ciclo, por lo que necesita al menos un caché de instrucciones para mantener la velocidad de ejecución.

EMC (emisión de ruido) también es más un problema a velocidades más altas.

    
respondido por el pjc50

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