1.3. Принципы проектирования

Что же понимается под словом «проектирование»? Проектирование — это процесс преобразования информации, находящейся в спецификации (техническом задании) на разрабатываемое изделие, в информацию, необходимую для его изготовления и контроля на технологическом и контрольно-измерительном оборудовании.

При проектировании БИС используется прежде всего принцип декомпозиции — разбиение сложной задачи на более простые, доступные для понимания проектировщиком. Разбиение может быть проведено по количественным признакам (например, по числу компонентов на кристалле ИС) или по детальности рассмотрения параметров проектируемого объекта (например, макро моделирование ЛЭ, функциональных узлов, регистров и т. д.). Математически применение принципа декомпозиции позволяет свести одну задачу большой размерности (по числу уравнений в системе, числу переменных и т. д.) к нескольким задачам меньшей размерности (благодаря чему решить задачу можно имеющимися техническими средствами и в разумные сроки). Разбиение по степени детальности рассмотрения позволяет проектировщику при разработке, например, ЛЭ оперировать десятками транзисторов и других элементов, при разработке блоков БИС — десятками ЛЭ, при разработке устройств — десятками блоков, при разработке СБИС — десятками устройств и т. д.

Декомпозиция проектируемого объекта приводит к иерархическому принципу проектирования по этапам. Чем сложнее проектируемый объект, тем больше уровней иерархии. Например, при проектировании транзистора (или другого компонента) имеется один уровень — компонентный, когда выходные параметры транзистора рассчитывают по его внутренним параметрам с учетом внешних факторов.

Проверку правильности проектных решений, их соответствие требуемым параметрам необходимо обеспечить еще на стадии проектирования. Последовательное приближение к выполнению заданных требований по результатам моделирования и оптимизации на каждом этапе проектирования БИС составляет суть итерационного принципа проектирования. Итерации могут выполняться как внутри одного этапа проектирования, так и между группами этапов.

Унификация задач и составляющих частей объектов проектирования позволяет упростить сам процесс и представить объекты в базе данных более компактно. Объекты должны быть максимально унифицированы (иметь минимально возможную номенклатуру). Основная цель унификации — минимизация числа вновь разрабатываемых БИС.

Контролируемость каждого этапа проектирования — важный принцип проектирования. Контроль может быть совмещен с процессом проектирования или выделен из него. Первый вариант имеет место, например, при размещении элементов и трассировке внутрисхемных соединений на кристалле ИС или печатной плате с соблюдением заданных норм и параметров, а второй — при автоматической проверке проектных норм и параметров, полученных на любом этапе проектирования ручным, автоматизированным или автоматическим методом. Контроль правильности выполнения проектных работ на различных этапах проектирования БИС называют верификацией.

Результатом работы по проектированию БИС должен быть выпуск проектной документации, включающей:

1) текстовые и текстово-графические документы — описание алгоритма функционирования на входном языке, функционально-логическая схема, временные диаграммы, принципиальные электрические схемы функциональных блоков БИС, электрические характеристики функциональных блоков и компонентов, таблицы параметров компонентов;

2) графические документы — послойные и совмещенные чертежи топологии функциональных блоков БИС;

3) документы на машинных носителях — контролирующие тесты для установок функционального контроля, ин- формация на машинных носителях для программно-управляемого технологического оборудования БИС (для изготовления фотошаблонов или непосредственно БИС)