1.1 Краткий обзор современных методов проектирования бис.

Автоматизация стала основой проектирования уже при появлении интегральных микросхем третьей степени интеграции и не имеет какой - либо разумной альтернативы в условиях разработки все более и более сложных ИС.

Успехи в развитии микроэлектроники в значительной степени обусловлены возможностями имеющихся САПР ИС. Эти возможности должны соответствовать достигнутому уровню технологии изготовления БИС и обеспечивать сохранение материальных и временных ресурсов на проектирование БИС в приемлемых пределах, несмотря на непрерывный и быстрый рост сложности проектируемых изделий. В связи с этим перед специалистами по разработке и эксплуатации средств автоматизированного проектирования стоит задача постоянного совершенствования всех видов обеспечения САПР ИС: методического, технического, математического, лингвистического, программного, информационного и организационного.

Опыт разработки и эксплуатации САПР БИС, накопленный за последние годы, показывает, что основной вклад в решение проблемы проектирования БИС вносят достижения в области математического обеспечения, так как темпы роста сложности решаемых задач значительно опережают темпы роста производительности ЭВМ и объема оперативной памяти.

Основными особенностями современных САПР являются значительные объемы и трудоемкость создания общесистемного и прикладного программного обеспечения. В случае САПР БИС эта проблема усложняется из-за необходимости довольно частого обновления математического обеспечения, что связано прежде всего с внедрением моделей, методов и алгоритмов, соответствующих достигнутому уровню технологии и степени интеграции. Поэтому целесообразно максимально возможную часть программного обеспечения выполнять инвариантной - независимой от быстроразвивающегося математического и информационного обеспечения, так и от характеристик используемого и периферийного оборудования.

Методология проектирования БИС должна удовлетворять следующим требованиям:

а) обеспечение проектирования сложных схем таким образом, чтобы можно было обоснованно судить о их правильности;

б) обеспечение “сквозного” проектирования;

в) эффективное использование всех современных технологических и технических возможностей;

г) значительное повышение производительности проектирования в результате ее внедрения;

д) обеспечение возможности создания эффективных средств САПР.

1.2 Маршрут проектирования бис на основе бмк.

Процесс создания МаБИС обычно начинается с декомпозиции функционально- логической схемы устройства и выделения таких ее частей, которые будут изготовляться в виде БИС. Известны формальные методы разбиения функционально - логических схем на составные части, однако они используются редко. Чаще всего такое деление осуществляется эвристически. При этом разработчик аппаратуры стремится минимизировать число типов МаБИС, по возможности сделать их функционально - законченными, минимизировать число входов и выходов.

После декомпозиции схемы устройства необходимо покрыть ее библиотечными элементами БМК. При этом критерием качества является обеспечение требуемых электрических характеристик при минимальном числе используемых ячеек.

Предварительный логический проект МаБИС завершается логическим моделированием, формированием временных диаграмм, определением набора тестовых последовательностей для контроля работоспособности устройства и технических норм на электрические параметры МаБИС.

Затем осуществляется подготовка информации для программы автоматического размещения элементов и трассировки соединений между ними в МаБИС. Если такая программа отсутствует или не удовлетворяет разработчика, то размещение и трассировка выполняется вручную. При ручном проектировании топологии МаБИС обычно отводится один слой металлизации, который определяет как схему внутренних соединений в ячейках, так и схему соединений между элементами в МаБИС.

Результаты работы по разработке топологии влияют и на логическую схему, и на электрические параметры МаБИС. Действительно, в начале проектирования неизвестны длины трасс соединений между элементами, нагрузочные и паразитные емкости во всех точках схемы. Сведения о средней длине трассы позволяют учесть ее емкость только в среднем, в то время как в БИС каждый элемент работает в специфических условиях и нагружен на вполне определенную емкость. Следовательно после создания функционально-логической схемы, покрытия ее элементами библиотеки БМК, размещения и трассировки соединений может потребоваться внесение изменений как в функционально - логическую схему (если не удовлетворяются требования технического задания), так и в принципиальную (заменить одни элементы другими, обеспечив работу на заданную емкостную нагрузку). Эти операции по введению изменений в исходную схему выполняются на основе автоматизированного анализа быстродействия в логической схеме МаБИС.

Для повышения качества логического моделирования исходными принимают реальные характеристики элементов. Поэтому для каждого элемента библиотеки должны быть определены зависимости их динамических характеристик от емкости нагрузки и напряжения питания. Таким образом, средства логического моделирования должны позволять проверить не только функционирование логического устройства, но и правильность временных соотношений в нем.

С учетом всего вышесказанного важное значение приобретает автоматизация проектирования МаБИС, в частности, в данной работе проводится автоматизация процесса размещения элементов на поле БМК, размещение заданной схемы с использованием разработанной программы и дальнейшая разработка топологии при помощи САПР “КОВЧЕГ”.

Г л а в а 2.

Обзор алгоритмов размещения элементов на БМК.

Размещение элементов - одна из основных задач синтеза топологии БИС. При ее решении стремятся, с одной стороны, обеспечить условия 100 %-ной трассировки соединений, а с другой - минимизировать искажения сигналов в межэлементных связях. Формальными критериями качества размещения служат различные приближенные оценки трассировки, правильный выбор и последовательность применения которых во многом определяют общие результаты синтеза топологии. Основными этапами решения задачи размещения элементов матричных БИС являются: выбор критериев размещения, начальное размещение элементов на БМК, итерационная оптимизация начального размещения.