Mikrofluidiske biochips integrerer forskellige funktionaliteter til biokemiske analyser på en chip og har adskillige fordele sammenlignet med konventionelle biokemiske laboratorier. I denne afhandling fokuserer vi på flow-baserede biochips. Den grundlæggende byggesten i sådan en chip er ventilen (størrelse: 6×6 μm2), der kan fremstilles med en densitet på 1 million ventiler pr cm2. Ved at kombinere disse ventiler kan man fremstille komplekse enheder som mixere, skiftere og multipleksere og teknologien bliver derfor kaldt mikrofluidisk Very Large Scale Integration (mVLSI).Fremstillingsteknologien for mVLSI biochips har udviklet sig hurtigere end Moore’s lov. Dog er designmetodologierne stadig manuelle og bottom-up. Designere bruger tegneværktøjer, fx. AutoCAD, til manuelt at designe chippen. For at køre eksperimenter bliver applikationen manuelt mapped på chippens ventiler (sammenligneligt med gate-level design i elektroniske ICs). Da mVLSI chips nemt kan have tusindvis af ventiler kan denne manuelle process være meget tidskrævende, tilbøjelig til fejl og resultere i ineffektive designs og mappings.Vi foreslår, for første gang så vidt vi ved, en top-down modellerings og syntese metodologi til mVLSI biochips. Vi foreslår et modellerings framework for komponenterne og biochiparkitekturen. Ved brug af disse modeller præsenterer vi en arkitektural syntesemetodologi (som dækker trinene fra det skematiske de-sign til den fysiske syntese), hvilket resulterer i en applikationsspecifik mVLSI biochip. Vi foreslår også et framework til at mappe den biokemiske applikation på mVLSI biochips, hvor vi binder og planlægger operationerne og router fluiderne. Et kontrolsynteseframework til at afgøre den præcise aktiveringssekvens af ventilerne for at afvikle applikationen bliver også foreslået. For at reducere macro-assembly omkring chippen og forbedre skalerbarheden foreslår vi en metode til at minimisere pin count. Vi har evalueret de foreslåede metoder i stor udstrækning ved brug af real-life case studies og syntetiske benchmarks. Det foreslåede framework forventes at lette programmerbarhed og automation.
展开▼
