Занятие 16

Проектирование и производство электронной схемы и микроконтроллера

Фабрика процессоров 
130 нм; цикл производства: 7 месяцев ; стоимость 15 000 p
Фабрика процессоров 
Курс CMOS 

Создай свой чип бесплатно! efabless.com и tinytapeout.com

---

**Что такое efabless.com?**
[efabless.com](https://efabless.com/) — это платформа, которая позволяет разработчикам создавать свои собственные интегральные схемы (чипы) с использованием современных технологий производства. Она предоставляет доступ к открытым проектам, инструментам проектирования и даже к фабрикам для изготовления чипов.

#### Основные возможности efabless:
**Open-Source Hardware:**
Efabless поддерживает открытые стандарты и позволяет использовать готовые проекты или создавать свои на базе таких архитектур, как RISC-V.

**Caravel Framework:**
Это универсальная основа для разработки пользовательских чипов. Вы можете добавить свою логику в заранее подготовленный шаблон, что значительно упрощает процесс.

**Доступ к производству:**
Efabless сотрудничает с производителями, такими как SkyWater Technology, чтобы предложить разработчикам возможность создать свои чипы на реальных фабриках.

**Образовательные программы:**
Платформа активно поддерживает студентов и энтузиастов, предоставляя бесплатные ресурсы и участие в программах, таких как Google Open MPW Shuttle Program.

---

**Что такое tinytapeout.com?**
[tinytapeout.com](https://tinytapeout.com/) — это уникальный проект, который делает создание собственного чипа доступным даже для начинающих разработчиков. Tiny Tapeout объединяет множество маленьких проектов на одной пластине (wafer), что позволяет разделить затраты на производство между участниками.

#### Как это работает:
**Создайте дизайн:**
Используйте инструменты, такие как KiCad или OpenLane, чтобы разработать своё устройство. Это может быть простой сумматор, счетчик или даже миниатюрный процессор.

**Протестируйте дизайн:**
Перед отправкой ваш проект тестируется с помощью симуляторов, чтобы убедиться, что он будет работать корректно.

**Отправьте дизайн:**
Tiny Tapeout собирает все проекты участников и объединяет их на одной пластине. Производство осуществляется через партнеров, таких как efabless.

**Получите свой чип:**
После изготовления вы получаете физический чип с вашим дизайном, а также тестовый стенд для проверки его работы.

---

**Почему это важно?**
Разработка и производство чипов традиционно требует огромных затрат и сложного оборудования. Однако платформы, такие как efabless и Tiny Tapeout, делают этот процесс доступным для всех:
- **Для новичков:** Это отличная возможность изучить процесс проектирования и производства чипов.
- **Для профессионалов:** Можно протестировать новые идеи без значительных финансовых вложений.
- **Для образования:** Студенты могут получить практический опыт работы с реальными проектами.

---

**Пример использования Tiny Tapeout**
Допустим, вы хотите создать простой 4-битный счетчик. Вот шаги:

1. **Спроектируйте схему:**
Используйте инструменты, такие как Makerchip или Yosys, чтобы описать логику вашего устройства.

2. **Проверьте работу:**
Запустите симуляцию, чтобы убедиться, что счетчик работает правильно.

3. **Отправьте дизайн:**
Загрузите файлы на сайт Tiny Tapeout и дождитесь объединения вашего проекта с другими.

4. **Получите результат:**
После производства вы получите чип, который можно протестировать на специальном стенде.

---

**Интересный факт:**
Проект Tiny Tapeout был создан Бенджамином Керром (Benjamin Keller), чтобы сделать процесс создания чипов более доступным. Сегодня он стал популярным среди любителей электроники и студентов, которые хотят попробовать себя в проектировании интегральных схем.

---

**Проверьте себя:**
Какая платформа помогает объединить несколько проектов на одной пластине?
(Ответ: Tiny Tapeout.)

---

**Сохраните этот пост, чтобы всегда иметь под рукой информацию о efabless и Tiny Tapeout!**
А если хотите узнать больше о создании чипов или участвовать в проектах — пишите в комментариях!

#Электроника #Чипы #DIY #Образование #TinyTapeout #Efabless

PCB
Фабрика электронных схем 
10 на 10 см; цикл производства: 1 месяц; Стоимость до 1000

### Пост для социальных сетей: Фабрики печатных плат (PCB) — как создаются платы для ваших проектов?

---

**Что такое фабрика PCB?**
Фабрики печатных плат (Printed Circuit Board, PCB) — это специализированные производства, где изготавливаются печатные платы для электронных устройств. От простых односторонних плат до сложных многослойных конструкций — эти фабрики обеспечивают создание основы для любого электронного устройства.

Сегодня мы расскажем, как работают фабрики PCB, какие этапы включает производство и какие популярные сервисы доступны для заказа плат.

---

**Основные этапы производства PCB**

#### **Подготовка дизайна**
Перед отправкой на фабрику вы создаёте дизайн платы в программах, таких как KiCad, Eagle или Altium Designer. Результатом является файл Gerber, который содержит всю информацию о слоях, отверстиях и тексте на плате.

#### **Производство платы**
На фабрике начинается процесс изготовления:
- **Нанесение медной фольги:** На подложку из диэлектрика наносится тонкий слой меди.
- **Экспонирование и травление:** С помощью ультрафиолетового света переносится рисунок дорожек на плату, затем лишняя медь удаляется химическим способом.
- **Сверление отверстий:** Высокоточные станки сверлят отверстия для выводов компонентов и переходных отверстий (vias).
- **Покрытие защитным слоем:** Добавляется паяльная маска (обычно зелёного цвета) и маркировка.

#### **Контроль качества**
Каждая плата проходит строгий контроль: проверяются целостность дорожек, качество паяльной маски и соответствие дизайну.

#### **Отправка заказчику**
Готовые платы упаковываются и отправляются заказчику. Часто фабрики предлагают дополнительные услуги, такие как монтаж компонентов (PCBA).

---

**Популярные фабрики PCB**

#### **JLCPCB**
- **Особенности:** Одна из самых популярных фабрик среди любителей и профессионалов. Предлагает быстрое производство и низкие цены (например, 2$ за 5 плат).
- **Дополнительно:** Услуги по сборке (SMT) и большой выбор компонентов.
- **Сайт:** [jlcpcb.com](https://jlcpcb.com/)

#### **PCBWay**
- **Особенности:** Широкий выбор материалов, поддержка многослойных плат и гибких PCB. Хорошее качество и быстрая доставка.
- **Дополнительно:** Конкурсы дизайна и образовательные программы.
- **Сайт:** [pcbway.com](https://www.pcbway.com/)

#### **OSH Park**
- **Особенности:** Идеально для маленьких партий и прототипов. Уникальный фиолетовый цвет плат.
- **Дополнительно:** Простой интерфейс загрузки файлов Gerber.
- **Сайт:** [oshpark.com](https://www.oshpark.com/)

#### **Eurocircuits**
- **Особенности:** Европейский производитель с высокими стандартами качества. Подходит для профессиональных проектов.
- **Дополнительно:** Онлайн-инструменты для проверки дизайна перед заказом.
- **Сайт:** [eurocircuits.com](https://www.eurocircuits.com/)

#### **Seeed Studio Fusion PCB**
- **Особенности:** Экономичный вариант для небольших партий. Поддержка сложных проектов.
- **Дополнительно:** Интеграция с платформами разработки, такими как Arduino.
- **Сайт:** [seeedstudio.com](https://www.seeedstudio.com/)

---

**Интересный факт:**
Первые печатные платы появились ещё в начале XX века, но их массовое производство началось только в 1950-х годах. Сегодня технологии достигли такого уровня, что можно создавать платы с толщиной дорожек всего несколько микрометров!

---

**Проверьте себя:**
Какой формат файла используется для передачи дизайна платы на фабрику?
(Ответ: Gerber.)

---

**Сохраните этот пост, чтобы всегда иметь под рукой информацию о фабриках PCB!**
А если хотите узнать больше о процессе производства или сравнить услуги разных компаний — пишите в комментариях!

#Электроника #PCB #DIY #Образование #Производство

Видео занятия 

Проектирование электронных схем в KiCad — создай свою первую плату!

---

**Что такое KiCad?**
KiCad — это бесплатная и открытая программа для проектирования печатных плат (PCB) и электронных схем. Она используется как любителями, так и профессионалами для создания схем различной сложности: от простых мигающих светодиодов до сложных устройств, таких как микроконтроллерные платы или IoT-устройства.

Сегодня мы расскажем, как начать работать в KiCad и создать свою первую электронную схему!

---

**Зачем использовать KiCad?**
**Бесплатность:** KiCad полностью бесплатен и доступен для Windows, macOS и Linux.
**Открытость:** Исходный код программы открыт, что позволяет разработчикам адаптировать её под свои нужды.
**Мощность:** Поддержка многослойных плат, 3D-просмотр и интеграция с библиотеками компонентов.
**Сообщество:** Огромное количество готовых библиотек и примеров проектов.

---

**Как начать работу в KiCad?**

#### **Установка KiCad**
Скачайте последнюю версию с официального сайта: [kicad.org](https://www.kicad.org/). Установите программу, следуя инструкциям для вашей операционной системы.

#### **Основные компоненты KiCad**
KiCad состоит из нескольких модулей:
- **Eeschema:** Редактор принципиальных схем.
- **PcbNew:** Редактор печатных плат.
- **3D Viewer:** 3D-просмотр готовой платы.
- **CvPcb:** Программа для связывания элементов схемы с их физическими корпусами.

---

**Пошаговое руководство: Создание схемы и платы**

#### Шаг 1: Создание принципиальной схемы
1. Откройте **Eeschema** и создайте новый проект.
2. Добавьте компоненты (например, резистор, светодиод, кнопку, микроконтроллер) из библиотек.
3. Соедините компоненты проводниками, используя инструмент "Провод".
4. Проверьте схему на наличие ошибок с помощью инструмента ERC (Electrical Rule Check).

Пример простой схемы:
- Источник питания → резистор → светодиод → земля.

#### Шаг 2: Переход к PCB-дизайну
1. После завершения схемы нажмите "Генерировать список соединений" (Netlist).
2. Откройте **PcbNew** и импортируйте Netlist.
3. Разместите компоненты на плате.
4. Проведите трассировку (соединение) между компонентами, используя инструмент "Добавить дорожку".

#### Шаг 3: Проверка и экспорт
1. Проверьте плату на наличие ошибок с помощью DRC (Design Rule Check).
2. Используйте 3D Viewer, чтобы увидеть, как будет выглядеть готовая плата.
3. Экспортируйте Gerber-файлы для производства платы.

---

**Интересный факт:**
KiCad был создан в 1992 году Жан-Пьером Шаррасом (Jean-Pierre Charras) и с тех пор стал одним из самых популярных инструментов для проектирования электроники. Сегодня его используют даже такие компании, как CERN, для разработки высокотехнологичных устройств.

---

**Проверьте себя:**
Какой модуль KiCad используется для создания принципиальных схем?
(Ответ: Eeschema.)

---

**Сохраните этот пост, чтобы всегда иметь под рукой инструкцию по работе в KiCad!**
А если хотите узнать больше о проектировании плат или получить советы по трассировке — пишите в комментариях!

#Электроника #KiCad #DIY #Проектирование #Образование

Проектирование процессоров — как создаются "мозги" компьютеров?

---

**Что такое процессор?**
Процессор (или CPU, Central Processing Unit) — это "мозг" любого вычислительного устройства. Он выполняет инструкции программ, обрабатывает данные и управляет работой всех компонентов системы. Современные процессоры содержат миллиарды транзисторов и могут выполнять триллионы операций в секунду.

Сегодня мы расскажем, как проектируются процессоры — от идеи до готового чипа.

---

**Этапы проектирования процессоров**

#### **Определение архитектуры**
Первый шаг — выбор или разработка архитектуры процессора. Это набор правил, определяющих, как процессор будет выполнять команды.

- **CISC (Complex Instruction Set Computing):** Архитектура с большим количеством сложных инструкций (например, x86).
- **RISC (Reduced Instruction Set Computing):** Упрощённый набор инструкций (например, ARM, RISC-V).

Пример: Если вы хотите создать процессор для IoT-устройств, вы можете выбрать RISC-V из-за его энергоэффективности и открытости.

---

#### **Разработка микроархитектуры**
Микроархитектура — это детализация того, как архитектурные принципы будут реализованы на уровне аппаратного обеспечения.

- **Конвейеризация:** Разделение выполнения команд на этапы для повышения производительности.
- **Кэширование:** Использование кэш-памяти для ускорения доступа к данным.
- **Многопоточность:** Возможность одновременной обработки нескольких потоков данных.

---

#### **Логическое проектирование**
На этом этапе архитектура и микроархитектура переводятся в логические схемы.

- **Булева логика:** Основа для создания базовых логических элементов (И, ИЛИ, НЕ).
- **Триггеры и регистры:** Элементы для хранения данных.
- **АЛУ (Арифметико-логическое устройство):** Блок для выполнения математических и логических операций.

---

#### **Физическое проектирование**
Теперь логическая схема преобразуется в физический дизайн чипа.

- **Размещение транзисторов:** Расположение миллионов или даже миллиардов транзисторов на кристалле.
- **Трассировка:** Создание соединений между транзисторами.
- **Оптимизация:** Минимизация энергопотребления, тепловыделения и задержек.

---

#### **Верификация и тестирование**
Перед запуском в производство процессор тестируется на наличие ошибок.

- **Симуляция:** Проверка работы процессора в виртуальной среде.
- **Тестовые чипы:** Создание прототипов для реального тестирования.

---

**Инструменты для проектирования процессоров**
Проектирование процессоров требует использования специализированных программ:
- **EDA (Electronic Design Automation):** Программы, такие как Cadence, Synopsys и Mentor Graphics, помогают автоматизировать этапы проектирования.
- **HDL (Hardware Description Languages):** Языки, такие как Verilog и VHDL, используются для описания логики работы процессора.
- **Симуляторы:** Программы, такие как ModelSim или Vivado, позволяют проверить работу процессора до производства.

---

**Пример: Проектирование простого процессора**
Допустим, вы хотите создать простой 8-битный процессор на базе RISC-V. Вот пример шагов:

1. **Описание архитектуры:**
- Определите набор инструкций (например, сложение, вычитание, загрузка данных).

2. **Написание кода на Verilog:**
```verilog
module ALU(input [7:0] A, B, input [2:0] op, output reg [7:0] result);
always @(*) begin
case(op)
3'b000: result = A + B; // Сложение
3'b001: result = A - B; // Вычитание
default: result = 8'b0;
endcase
end
endmodule
```

3. **Симуляция:**
Проверьте работу АЛУ с помощью симулятора.

4. **Синтез и трассировка:**
Преобразуйте Verilog-код в физический дизайн.

---

**Интересный факт:**
Первый коммерческий микропроцессор Intel 4004 был выпущен в 1971 году и содержал всего 2300 транзисторов. Сегодня процессоры, такие как Apple M1, содержат более 16 миллиардов транзисторов!

---

**Проверьте себя:**
Какая архитектура использует упрощённый набор инструкций?
(Ответ: RISC.)

---

**Сохраните этот пост, чтобы всегда иметь под рукой информацию о проектировании процессоров!**
А если хотите узнать больше о конкретных этапах или языках проектирования — пишите в комментариях!

#Процессоры #Электроника #DIY #Образование #RISCV

Проектирование выполняется в программе SprintLayout https://sprint-layout.ru/

Или KiCad https://www.kicad.org/

Для проектирования микропроцессоров применяют LayoutEditor Сайт для формирования файлов GDS2 которые применяются на заводах производства микропроцессоров от 180 нм

Файлы проекта робот 11: https://disk.yandex.ru/d/miBKGlFBpGofpg

Актуальный файл PCB Робот 11 на 24.03.2025
https://disk.yandex.ru/d/HfJo47ei1XaALg


#минусинск #длядетей #робототехника #робототехникадлядетей