Лабораторная работа № 1
по курсу «Моделирование интегральных приборов»
Основы методологии сквозного проектирования микросхемотехнических элементов.
Проектирование топологии n- и p- канальных МДП - транзисторов.
Цель работы: Изучение основных принципов сквозного проектирования микросхемотехнических элементов. Знакомство с учебной программой проектирования и расчета интегральных микросхем MICROWIND. Практическое освоение методов проектирования интегральных МДП – транзисторов.
Порядок выполнения работы.
Изучить описание работы, составить краткий конспект теоретической части.
Нарисовать эскиз топологии n- и p- канальных МДП – транзисторов.
Получить допуск к работе.
Освоить интерфейс основных окон программы MICROWIND.
Установить указанный вариант технологии и спроектировать топологию МДП – транзисторов. Зарисовать продольные и поперечные двумерные сечения.
Определить ток насыщения и рассчитать крутизну спроектированных транзисторов.
Оформить отчет.
Содержание отчета
Название и цель лабораторной работы.
Краткий конспект теоретической части.
Содержание и вариант рабочего задания.
Спроектированная топология n- и p- канальных МДП – транзисторов.
Двумерные сечения интегральных транзисторных структур.
Заполненная таблица 4.
Выводы по работе.
Теоретическая часть.
1.Основные принципы сквозного проектирования микросхемотехнических элементов
Современные сверхбольшие интегральные микросхемы (СБИС) представляют собой сложные устройства, обладающие всеми признаками многоуровневой системы. Такими признаками являются:
иерархичность,
многофункциональность,
самокоррекция,
адаптивность.
Если рассматривать СБИС как систему, то ее иерархичность проявляется прежде всего в существовании пяти основных уровней описания ее как объекта проектирования и исследования.
Алгоритмический уровень описания – задает алгоритм работы системы в целом на языке высокого уровня или с использованием формальной логики.
Архитектурный уровень описания – дает описание системы и ее структуры в виде модулей и блоков.
Функционально-логический уровень – описывает поведение логических схем, входящих в структуру, в терминах регистровых передач и выполнения отдельных логических операций.
Схемотехнический уровень описания – задает детальную электрическую структуру системы в виде транзисторов, емкостей и резисторов.
Уровень геометрического размещения (топологический) – описывает топологию фотошаблонов или масок для производства микросхемы в интегральном виде.
Основные этапы процесса проектирования СБИС соответствуют структуре объекта и пяти уровням его описания. В зависимости от последовательности прохождения уровней в процессе проектирования различают нисходящий (движемся от 1-го к 5-ому уровню) и восходящий (противоположная последовательность этапов) стили проектирования. Кроме того, проектирование СБИС часто носит итерационный характер, т.е. отдельные этапы и последовательности этапов могут выполняться по несколько раз с целью достижения требуемых значений параметров и характеристик или их оптимизации.
Сложность современных СБИС и процесса их проектирования требует не только автоматизации каждого отдельного этапа проектирования, включая автоматическую верификацию результатов работы, но и объединения их в сквозную САПР с автоматическим обменом данными между уровнями. Исторически программные и аппаратные средства на каждом уровне проектирования развивались независимо. К настоящему времени сквозной характер проектирования достигается, в основном, за счет стандартизованных интерфейсов и форматов обмена данными между мощными внутриуровневыми САПР.
В учебных курсах по микросхемотехнике рассматривается описание интегральных микросхем на функционально-логическом, схемотехническом и топологическом уровнях. На начальном этапе с помощью учебной программы MICROWIND будет рассмотрен итерационный процесс сквозного проектирования, объединяющий топологический и схемотехнический уровни. Практически этот процесс будет осваиваться на примере проектирования элементов цифровых МДП-схем, составляющих в настоящее время основной объем выпускаемых микроэлектронных изделий.