1.3.Определение функциональной сложности

Одной из главных задач, решаемых на начальной стадии проектирования гибридной ИМС, является выбор рациональной сложности отдельных ИМС. При определении сложности ИМС основным является функционально-узловой принцип конструирования, позволяющий проектировать и изготовлять унифицированные микросхемы.

Однако интегрально-групповая технология изготовления пассивной части гибридных ИМС выдвигает в число основных и другие факторы, определяющие рациональную сложность ИМС. Так, использование для изготовления гибридных ИМС подложек и корпусов различных размеров и совершенствование технологии в целях получения пленочных элементов с минимальными размерами позволяют реализовать на одной плате несколько однотипных схем (две, четыре и более) или одну схему повышенной функциональной сложности. Это, с одной стороны, приводит к созданию ИМС повышенной степени интеграции при одновременном повышении надежности устройств за счет сокращения числа соединений. С другой стороны, при увеличении числа элементов на плате, особенно пленочных, повышается вероятность брака платы вследствие некачественного изготовления того или иного элемента. Это приводит к большому проценту отбраковки плат с неудовлетворительными характеристиками, что в свою очередь сводит к нулю выигрыш в производительности сложных плат с пассивными элементами.

Поэтому определение функциональной сложности сводится к определению оптимального числа элементов, реализуемых в составе одной ИМС, не только с учетом функционально-узлового метода проектирования, но также с учетом процента выхода годных схем и экономических затрат на их производство.

Оптимальное число элементов на одной плате можно получить расчетным путем на основе вероятностно-статистических методов. При этом гибридная ИМС может содержать как однотипные, так и разнотипные пленочные элементы.

1.4.Оптимизация имс по критерию функциональной точности

Проектирование гибридных ИМС должно быть направлено на получение оптимальной топологической структуры и конструкции ИМС в целом.

Оптимальность топологической структуры гибридной ИМС заданной функциональной сложности достигается определением оптимальной конфигурации пленочных элементов и оптимальным размещением элементов и компонентов на плате заданного размера.

В свою очередь оптимальная конфигурация каждого из пленочных элементов и всей пассивной части ИМС определяется совокупностью факторов, основными из которых являются: требуемые выходные параметры ИМС, номинальные значения элементов и допуски на них, требуемая плотность размещения, свойства материалов пленочных элементов, электрические режимы и др.

При проектировании гибридных ИМС используют различные методы статистического расчета и оптимизации.

Одним из эффективных считается метод, основанный на выборе наиболее важного выходного параметра ИМС и оптимизации его при заданных пределах изменения остальных параметров. При этом задача сводится к установлению зависимости между выбранным выходным параметром и параметрами элементов гибридной ИМС с последующей оптимизацией значений параметров по критерию минимальной погрешности и максимальной стабильности выходного параметра, т.е. по критерию функциональной точности.

В общем случае выходной параметр гибридной ИМС является функцией параметров составных элементов:

,

где  _– параметр i-го элемента; n – число элементов в ИМС.

Спецификой производства гибридных ИМС является изготовление пассивной части в течение одного технологического цикла, что исключает межоперационную отбраковку пленочных элементов. Существенным при этом является повышение требований к точности параметров ИМС, т.к. в реальных условиях параметры элементов отличаются от номинальных значений вследствие неизбежного технологического разброса. Это в свою очередь приводит к отклонению выходного параметра от расчетного значения.

Разработка оптимальной топологии по наименьшему разбросу выходных параметров с учетом корреляционных связей требует большого статистического материала для каждого вида пленочных элементов. Определенные трудности связаны и с выбором минимального числа выходных параметров ИМС. Это накладывает некоторые ограничения на применение данной методики. Вероятностно-статистические методы расчета и оптимизации наиболее целесообразны тогда, когда разработку электрической схемы и конструкции ИМС осуществляют одновременно. В случае, когда электрическая схема отработана для гибридного исполнения, проектирование топологии осуществляют на основе обычных аналитических методов. Оптимальность топологии при этом достигается расчетом геометрических размеров элементов с одновременным удовлетворением всем требованиям в схемотехническом, технологическом и конструктивном аспектах.