- •Л.А. Торгонский
- •Содержание
- •4 Проектирование гимс 4
- •5 Проектирование бис 105
- •4.2 Подложки и платы гимс
- •4.3 Резисторы гис
- •4.3.1 Конструкции пленочных резисторов
- •4.3.2 Функциональные параметры резисторов гис
- •4.3.3 Материалы тонкоплёночных резисторов
- •4.3.4 Материалы толстоплёночных резисторов
- •4.3.5 Технологические ограничения
- •4.3.6 Тонкоплёночные резисторы без подгонки
- •4.3.7 Проектирование резисторов в форме меандра
- •4.3.8 Резисторы с подгонкой сопротивления
- •4.3.9 Проектирование толстоплёночных резисторов
- •4.3.10 Частотные свойства плёночных резисторов
- •4.4 Плёночные конденсаторы гис
- •4.4.1 Введение
- •4.4.2 Конструкции плёночных конденсаторов гимс
- •4.4.3 Функциональные параметры конденсаторов гимс
- •4.4.4 Материалы тонкоплёночных конденсаторов
- •4.4.5 Проектирование тонкоплёночных конденсаторов
- •4.4.6 Подгоняемые плёночные конденсаторы
- •4.4.7 Материалы толстоплёночных конденсаторов
- •4.4.8 Проектирование толстоплёночных конденсаторов
- •4.5 Индуктивные элементы гис
- •4.5.1 Введение
- •4.5.2 Проектирование плёночных катушек
- •4.6 Соединения и контакты гис
- •4.7 Коммутационные платы
- •4.8 Компоненты гис
- •4.8.1 Введение
- •4.8.2 Конструкции кристаллов
- •4.8.3 Конструкции конденсаторов
- •4.8.4 Конструкции резисторов
- •4.8.5 Индуктивные компоненты гимс
- •4.9 Гибридные микросхемы свч диапазона
- •4.9.1 Введение
- •4.9.2 Элементы гимс свч
- •4.9.3 Подложки гимс свч
- •4.9.4 Микрополосковые линии передачи гимс свч
- •4.9.5 Пассивные элементы гимс свч
- •4.9.6 Активные элементы гимс свч
- •4.9.7 Конструкции гимс свч
- •5 Проектирование бис
- •5.1 Введение
- •5.2 Проблемы проектирования бис
- •5.3 Этапы проектирования бис
- •5.4 Элементная база бис. Матричные кристаллы
- •5.4.1 Введение
- •5.4.2 Библиотечный набор функциональных элементов и узлов
- •5.4.3 Конструктивные параметры модулей матричных бис
- •5.5 Автоматизация проектирования топологии имс
- •5.6 Системы автоматизации проектирования бис
- •6 Обеспечение защиты имс и мп
- •6.1 Введение
- •6.2 Корпуса микросхем
- •6.3 Бескорпусные микросхемы
- •6.4 Тепловые режимы имс
- •6.5 Внешние и внутренние паразитные связи и помехи в ис
- •6.6 Обеспечение механической устойчивости конструкций ис
- •6.7 Защита микросхем от воздействия агрессивных сред
- •6.8 Монтаж кристаллов и плат
- •6.9 Электрический монтаж кристаллов и плат
- •7 Конструкторская документация ис
- •7.1 Понятия и определения
- •7.2 Состав и содержание текстовых документов
- •7.3 Схемная докумнтация
- •7.4 Масштабные графические документы микросхем
- •8 Заключение
- •Список литературы
5.4.3 Конструктивные параметры модулей матричных бис
Конструкции модулей матричных БИС характеризуются следующими параметрами [14]:
число ячеек в матрице;
количество внешних контактных площадок Nк;
расстояния между ячейками в строке и столбце матрицы Нх и Ну (шаги в х и у направлениях) и др.
Нарушение оптимальных соотношений между этими параметрами усложняет реализацию устройств на основе матричных БИС и влияет на эффективность их использования.
Известно соотношение между числом элементов в функциональном узле и необходимым числом внешних выводов [12]:
Nк = с∙N r, 0,47 < r < 0,75, (5.3)
в котором с — среднее число задействованных выводов на модуле;
r — параметр, характеризующий структуру схемы (r — наибольшее для быстродействующих логических схем параллельного типа и наименьшее для медленных последовательных логических схем).
Соотношение (5.3) получено путем статистической обработки результатов разбиений схем на части при условии минимизации количества связей между узлами и является фундаментальным для оценки конструктивных параметров матричных БИС.
Вматричных ячейках на биполярных приборах в линейные размеры включаются периферийные участки на границах со смежными ячейками. При многослойной металлизации и допустимых диффузионных и поликристаллических перемычках на этих периферийных участках реализуются соединения ячеек.
Для матрицы (см. рис. 5.4), состоящей изN строк и M столбцов ячеек (Nя = N∙M), площадь, занимаемая ячейками матрицы: S = Nя∙ Нх ∙ Ну = Nя∙Sо, где So — удельная площадь на одну ячейку. Выбор конструктивных параметров матрицы (Нх, Ну) должен осуществляться с учетом минимизации удельной площади So при обеспечении возможности прокладки соединений. На рисунке 5.4 обозначения РВ и РГ соответствуют числу вертикальных и горизонтальных соединительных магистралей (пропускные способности ячеек). В зависимости от конструкции и принятой технологии каждая ячейка блокирует определенное число (а) магистралей в горизонтальном и число (b) магистралей в вертикальном направлениях согласно рисунку 5.5. Если предположить, что соединяемые ячейки схемы случайным образом размещены в матрице, то имеют место с отношения [12]:
Нх = b + N∙c/4, Нy = a + M∙c/4, (5.4)
где с — среднее число задействованных выводов ячейки.
Минимум удельной площади S0 достигается при М = а∙N/b, при этом Нх = b∙Ну/а, а конфигурация матрицы приближается к квадрату: M∙Нх = N∙Ну. Оценки (5.4), полученные на основании предположения о случайном размещении элементов, являются завышенными, особенно при больших N. Получение более точных оценок связано с учетом структуры схем соединений и эффективности размещения ячеек.
Известна корреляция между суммарной длиной соединений размерностью задачи трассировки соединений. Для средней длины одного соединения L, измеренной в шагах ячеек, определено, что если алгоритмическое размещение элементов выполнено путем последовательного разбиения на мало связанные группы, для каждой из которых выполняется соотношение (5.3), то верхней границей L является значение Nя r–1/2 при r > 1/2 и значение lоg 4 Nя при r = 1/2.
Для матричных БИС с заданными значениями РВ, РГ размеры кристалла фиксированы и имеют место соотношения
Нх = b + Рв, Ну = а + Рг (5.5)
и нижней граничной оценке площади БИС соответствует значение [12]
Sм = N2∙ (Рмср)2,
где Рмср — максимальное среднее значение пропускной способности ячеек матрицы по соединениям.
В конструкциях БИС с линейным расположением ячеек в рядах (линейчатые матричные кристаллы), с априорно не фиксированным расположением в рядах n однотипных ячеек, минимальные размеры кристалла по горизонтали (N) и вертикали (М) могут быть сокращены и по строкам и по междустрочным интервалам, обеспечивая сокращение площади кристалла до (30–50) %.