- •Оглавление
- •Учебное пособие для лекционного курса "проектирование микроэлектронных устройств"
- •Микросистем
- •Ограничения кремниевой технологии
- •Прогноз предельных параметров моп приборов
- •Выбор производителя заказных микросхем
- •Глава 2. Микросистемы в современной электронике
- •Глава 3. Маршрут проектирования заказных бис и
- •Глава 4. Искажения сигналов и шумы в современных бис
- •Типы шумов, помех и методы их снижения
- •Глава 5. Особенности проектирования аналоговых
- •Маршрут проектирования аналоговых блоков
- •Статистический анализ модели сф-блока
- •Учет влияния внешних цепей
- •Физическое проектирование
- •Модель высокого уровня
- •Аттестация аналоговых блоков
- •Отличия в проектировании аналоговых сф-блоков и заказных сбис
- •Глава 6. Синхронизация и связность сигналов
- •Обеспечение синхронизации сигналов на этапе системного проектирования
- •Обеспечение синхронизации сигналов на этапе функционального проектирования
- •Обеспечение синхронизации на этапе физического проектирования и верификации
- •Обеспечение синхронизации и связности сигналов на этапах аттестации проекта, производства изделий и их применения
- •Элементы подсистем синхронизации для сф-блоков
- •Синхрогенераторы для сф-блоков
- •Адаптивные драйверы
- •Блок инициализации (начальных установок)
- •Глава 7. Моделирование аналого-цифровых систем с использованием языка Verilog-a
- •Области применения языка Verilog-a
- •Основы языка Verilog-a
- •Пример.
- •Глава 8. Защита микросхем от электростатического разряда Возникновение электростатических разрядов и их действие на микросхемы
- •Испытания имс на устойчивость к электростатическому разряду, характеристика устойчивости
- •Моделирование режима электростатического разряда
- •Процедура оптимизации элементов защиты имс от электростатического разряда
- •Глава 9. Тепловые процессы в интегральных микросхемах
- •Контроль тепловых режимов
- •Условия охлаждения имс и их влияние на тепловые параметры
- •Глава 10. Обеспечение надежности микросистем Основные причины отказов
- •Обеспечение надежности при проектировании электрических схем
- •Конструктивно-технологические методы повышения надежности
- •Обеспечение надежности на этапе производства
- •Обеспечение надежности микросхем в аппаратуре
- •Глава 11. Основы теории выхода годных Связь коэффициента выхода годных и съема кристаллов с пластины
- •Производственная статистика выхода годных изделий
- •Выход годных и закон Мура
- •Выход годных и надежность
- •Глава 12. Организация контроля изделий электронной техники
- •Организация контроля
- •Этапы контроля
- •Документация для организации контроля
- •Глава 13. Организация испытаний изделий электронной техники
- •Глава 14. Конструктивная реализация микросхем Основные определения
- •Корпуса для интегральных микросхем
- •Многокристальные модули, бескорпусные и гибридные микросхемы
- •Глава 15. Организация разработок микросхем в дизайн-центре Дизайн-центры в системе разработки и производства имс
- •Задачи управления дизайн-центром
- •Управление проектами
- •Организация связи и обмена информацией с фабриками
- •Продвижение разработок и освоение производства
- •Глава 16. Подготовка производства изделий электронной техники
- •Задачи подготовки производства
- •Управление себестоимостью продукции
- •Роль стандартов в управлении себестоимостью и качеством продукции
- •Организационные структуры системы стандартизации
Учет влияния внешних цепей
Все СФ-блоки имеют связи с элементами, находящимися за пределами кристалла МС. Размеры проводников в конструкции корпуса и печатной платы на несколько порядков превышают размеры элементов на кристалле микросхемы. Соответственно, увеличиваются их индуктивности и емкости. Анализ взаимодействия микросистемы с внешними цепями выполняется на этапах верификации системной модели и конструктивного проектирования. При разработке СФ-блоков детали конструкции еще неизвестны, однако многие характеристики внешних цепей легко прогнозировать. Параметры выводов используемых корпусов можно измерить или рассчитать, а возможные варианты подключения СФ-блоков к внешним цепям определены техническим заданием или спецификацией.
Особое внимание необходимо уделить цепям питания. Шины питания на кристалле могут иметь значительное сопротивление, измеряемое десятыми долями Ома. Индуктивность одного вывода корпуса до 10 нГ. Импульсные помехи в цепях питания цифровых элементов имеют величины в несколько десятых долей вольта или до 20% логического перепада. Обычно такие помехи совершенно неприемлемы для питания аналоговых блоков. Как правило, цепи питания аналоговых блоков отделены от питания цифровых блоков.
Информационные сигналы передаются между микросхемами по внешним сигнальным цепям. Скорость передачи информации ограничивается именно характеристиками сигнальных цепей, а не возможностями полупроводниковой технологии. В аналоговых микросхемах специально рассчитываются элементы согласования импедансов высокочастотных сигнальных цепей. Аналоговые блоки МС находятся в более тяжелых условиях, чем специализированные микросхемы. Во-первых, на них действуют помехи от других СФ-блоков МС. Во-вторых, при проектировании высокочастотных аналоговых СФ-блоков заранее не известны точные параметры сигнальных цепей, в том числе, реактивные параметры выводов корпуса. Искажения аналоговых сигналов в линиях связи напрямую влияют на потребительские качества электронного устройства. Согласование импедансов приемников и передатчиков аналоговых сигналов с импедансом линии связи требует использования дополнительных внешних элементов, либо специальных блоков управления импедансом на кристалле МС.
Еще одна проблема связана со стойкостью микросхем к электростатическим разрядам (ЭСР). Защита от разрядов осуществляется введением в схему элементов защиты, которые замыкают входы и выходы микросхемы с цепями питания в случае перегрузки или электростатического разряда через выводы схемы. В нормальном рабочем режиме элементы защиты от ЭСР должны оказывать минимальное влияние на схему. Проблема состоит именно в этом влиянии. Ток разряда может превышать 2 А. Элемент защиты должен иметь суммарное сопротивление 2 – 3 Ом. Размеры и соответствующая им емкость элементов защиты определяются максимальным током разряда. Элементы защиты вносят во входные и выходные цепи дополнительную емкость 0,5 – 1,0 пФ. Дополнительная емкость в сигнальных цепях мешает согласованию импедансов. Иногда приходится жертвовать стойкостью к ЭСР ради повышения рабочей частоты.