МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

КАФЕДРА ИНТЕГРАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ И МИКРОСИСТ

УТВЕРЖДАЮ ПРОРЕКТОР МИЭТ

_____________ПОСПЕЛОВ А.С.

«____» ___________ 2000 г.

П Р О Г Р А М М А

УЧЕБНОГО КУРСА

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОЛУЗАКАЗНЫХ БИС»

для специальности 200.100 «Микроэлектроника и твердотельная электроника»

Москва

2000 г.

Целью курса является формирование знаний в области проектирования ИМС для полузаказного подхода при создании современных микроэлектронных устройств.

Задачи изучаемого курса включают: принципы синтеза основных схемотехнических базовых элементов (схемных стандартов) на основе библиотечных ячеек типовых базовых матричных кристаллов (БМК) и программируемых логических матриц (ПЛМ); формирование навыков проектирования на базе БМК схем автоматов с заданным типом синхронизации для основных типов технологических процессов микроэлектроники; изучение проблемы возникновения состязаний в логических схемах; особенности реализации структурных блоков цифровых и аналоговых ИС при помощи полузаказного подхода к проектированию, проблемы создания эскиза топологии проектируемой схемы (лэйаута) на базе используемых в промышленности библиотечных ячеек БМК на ЭСЛ- и КМДП- элементах; системный подход при проектировании тестопригодных ИС, алгоритм анализа и расчета параметров тестопригодности с целью оптимизации параметров разрабатываемого устройства и экономичности его изготовления и тестирования. Изучение курса базируется на дисциплинах: «Электротехника», «Радиоэлектроника», «Физика полупроводниковых приборов», «Микросхемотехника ЦИС», «Микросхемотехника АИС».

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение.

Задачи и структура курса. Классификация способов проектирования универсальных и специализированных, заказных и полузаказных ИМС. Понятие о базовых матричных кристаллах (БМК) и программируемых логических матрицах (ПЛМ) как основных типах полуфабрикатных матричных структур для формирования базовых элементов микроэлектронных устройств. Основные термины, параметры, этапы проектирования полузаказных ИМС.

1. Автоматы. Абстрактные, структурные и микропрограммные автоматы, способы задания автоматов таблицами или графами.

2. Способы построения синхронных, асинхронных и апериодических автоматов. Сравнительный анализ достоинств и недостатков ИМС с учетом способа синхронизации.

3. Логические и функциональные состязания в ИМС. Состязания статического и динамического типа. Модели исключения функциональных состязаний Эйхельберга, Бредессона-Хулина, Якубайтиса, Хоффмана.

4. Синтез ЦИС на БМК, реализация инверсии, сложения, умножения и элементарных ключевых схем на библиотечных ячейках БМК на биполярных и МДП- структурах, библиотеки элементов ЦИС на БМК. Типы БМК. Аттестация элементов ИМС. Форма технического задания (ТЗ).

• 4.1. Реализация элементов ОЗУ на БМК.

• 4.2. Реализация элементов ПЗУ на БМК.

• 4.3. Реализация схем обрамления на БМК.

5. Программируемые логические матрицы (ПЛМ). Логические схемы на ПЛМ, ПЛМ с памятью, ПЗУ на ПЛМ, сумматоры на ПЛМ, АЛУ на ПЛМ.

6. Особенности проектирования АИС на БМК.

7. Топологические задачи при трассировке схем на БМК.

8. Тестопригодность. Расчет численных параметров управляемости, наблюдаемости и тестопригодности для разработки оптимальностных ИМС. Сканирование и самотестирование методом сигнатурного анализа.

9. Практические рекомендации по проектированию тестопригодных схем на БМК и ПЛМ.

ЛАБОРАТОРНЫЕ работы

Проводятся по единому плану с целью практического овладения современными методами и средствами проектирования (САПР) микроэлектронных элементов и схем на их основе на базе типовых БМК. На практических занятиях студенты осваивают основные приемы создания по заданной логической функции электрической схемы с использованием определенного базового логического элемента (КМДП, ЭСЛ), расчета параметров созданной схемы при помощи доступных программных средств моделирования (SPICE) c учетом особенностей топологической реализации, проводятся исследования возможностей возникновения логических и функциональных состязаний в данной схеме, выполняется расчет параметров тестопригодности, проводится анализ полученных результатов. Лабораторные работы проводятся в компьютерном классе с использованием распространенных стандартных пакетов САПР и топологических фрагментов стандартных промышленных БМК.

Примеры тем лабораторных работ:

• Проектирование схемы, реализующей заданную логическую функцию, на БМК с библиотечным элементом двухъярусного ЭСЛ-базиса;

• Проектирование схемы, реализующей заданную логическую функцию, на КМДП БМК (например, серии 1537);

• Исследование логических и функциональных состязаний в асинхронных комбинационных схемах;

• Расчет параметров тестопригодности для комбинационных логических схем.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Р. Дж. Беннеттс. "Проектирование тестопригодных логических схем".

2. М., Радио и Связь, 1990..

3. Проектирование СБИС. Пер. с японского. М., Mир,1988. С.И.Баранов, В.А.Скляров. Цифровые устройства на программируемых БИС с матричной структурой".М., Радио и Связь. 1986. Автоматизированное проектирование СБИС на базовых кристаллах.

4. М., Радио и Связь, 1988В.Г.Домрачев, П.П.Мальцев, И.В.Новаченко, С.Н.Пономарев. "Базовые матричные кристаллы и матричные БИС". М, Энергоатомиздат, 1992.

Программу подготовила: Шишина Л.Ю., к.т.н., доц. МИЭТ.