Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время к проектированию и изго-<пда специализированных КМОП БИС (СпБИС) предъявляются высокие вания по сокращению сроков и стоимости получения работоспособ-образца с первой проектной попытки. На это непосредственно на-
втап временной верификации в маршрутах проектирования СпБИС. ременной верификацией понимается процедура окончательной и верной проверки на соответствие требованиям технического зада-инамических характеристик проектов СпБИС с учетом влияния то-ии и внешних факторов. Необходимость создания специализирован-редств, комплексно решающих задачи временной верификации про-
СпБИС, вызывают следующие основные причины.
-
Уменьшение жизненного цикла целевой аппаратуры и, как твие, необходимость сокращения сроков проектирования исполь-х в ней СпБИС.
-
Значительный рост влияния межсоединений с переходом на суб-нные технологические нормы. Так, например, доля задержки сиг-
в межсоединениях достигает порядка 50-80 в общей задержке
-
Необходимость автоматического построения и параметрической ификации моделей БЭ ввиду их большой сложности, а также высо-ероятности внесения в параметры труднообнаруживаемых ошибок.
-
Стремление разработчиков к более полному использованию по-альных ресурсов базовой технологии, например, путем уменьшения иных защитных интервалов, что позволяет проектировать СпБИС с льными рабочими частотами.
Основной недостаток существующих методов и средств временной
мкации состоит в том, что они допускают достаточно высокую ве-
юсть пропуска неработоспособных проектов на стадию изготовле-
іорогостоящих образцов СпБИС, и прежде всего из-за низкой точ-
[ моделирования БЭ и межсоединений.
Таким образом, задача разработки моделей элементов СпБИС, ме-
і и средств для достоверной и вффективной временной верификации
:тов СпБИС с учетом топологии и всех существенных факторов
!тся актуальной.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка
сатичеокого и программного обеспечения интерактивно-графической
>мы временной верификации проектов СпБИС, в т.ч. работающих на
)льных тактовых частотах.
Методы исследования. Для теоретического и практического реше-
ния поставленной задачи использовались: теория электрических цепей теория обыкновенных дифференциальных уравнений и методы численного решения их систем; булева алгебра; дифференциальная геометрия и векторный анализ; теория построения СУБД; методы и алгоритмы машин ной графики. Эффективность разработанного математического и программного обеспечения проверялась вычислительными експериментами. Научная новизна работы состоит в следующем.
-
Проведен анализ систем и методов решения задачи временной верификации проектов СпБИС и обоснована необходимость применения для ее решения методов временного логического моделирования. Исследованы факторы, существенно влияющие на работу КМОП ЕЭ, и определен характер этого влияния.
-
Разработана обобщенная табличная макромодель БЭ, предназначенная для временной верификации проектов СпБИС и отличающаяся от известных достаточно высокой точностью, достигаемой за счет уче та всех основных факторов, влияющих на статические и динамические характеристики БЭ.
-
Предложен метод препроцессорной подготовки временного логического моделирования СпБИС, позволяющий существенно сократить вычислительные затраты за счет проводимой до моделирования индивидуальной настройки табличных макромоделей БЭ с учетом топологии их межсоединений и режимов работы в схеме.
-
Реализован алгоритм временного логического моделирования, основанный на событийном подходе и обеспечивающий, в отличие от известных, работу с непрерывными осями время/напряжение и точность сравнимую со схемотехническим, а вычислительные затраты - с логическим моделированием. Предложена модификация алгоритма, обеспечивающая более эффективную обработку событий.
-
Разработаны подсистема и методика оперативной параметричес кой идентификации табличных макромоделей БЭ, позволяющие автоматически формировать описания макромоделей и оптимизировать эти описания по критериям: затраты памяти - точность моделирования.
-
Разработаны основные программные компоненты системы времеї ной верификации проектов СпБИС, в том числе: графический схемный редактор, графический редактор входных сигналов, программа временного логического моделирования, постпроцессор обработки результате моделирования.
Практическая значимость. Разработанные в диссертации методы, модели и алгоритмы реализованы в рамках персональной системы временной верификации СпБИС на ЭВМ с платформой 1x86. Система обеспе-
чивает решение основных практических задач этапа временной верификации СпБИС, что позволяет ее использовать в промышленных маршрутах проектирования СпБИС.
Внедрение результатов исследований. Разработанная система временной верификации СпБИС и ее отдельные компоненты внедрены на.трех предприятиях: Александровском радиозаводе, НИИГТ, заводе "ЭЛИОН"; система также используется в учебном процессе МГИЭТ с 1991г. и по настоящее время в нескольких учебных курсах.
Практическое использование разработанной системы в промышленности показало ее вффективность при аттестации библиотек элементов отечественных БМК 1806ХМ1," 1515ХМ1 и 1537ХМ2, а также при проектировании и временной верификации матричных БИС на их основе. Внедрение системы обеспечивает увеличение производительности труда разработчиков СпБИС, а также повышение качества самих проектов.
Применение системы в учебном процессе повышает вффективность и качество обучения, а также способствует приобретении студентами практических навыков работы с современными САПР.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы, ее научные и практические результаты докладывались и обсуждались: на 6-ой Московской городской конференции по проблемам кибернетики и вычислительной техники (Москва, 1937г.); на семинаре "Математическое и машинное моделирование в микроэлектронике (МШМ-87)"(Паланга, 1987г.); на Всесоюзных научно-технических конференциях:"Методы и средства создания полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (Рига, 1987г.); "Проблемная адаптация алгоритмического и информационного обеспечения САПР" (Киев, 1988г.); "Разработка и оптимизация САПР и ГАП изделий электронной техники на базе высокопроизводительных мини- и микро-ЭВМ" (Воронеж, 1989г.); "Актуальные проблемы создания интеллектуальных САПР РЭА и СБИС (САПР-89)"(Гурзуф, 1989г.); на семинаре "Рабочие станции на базе ПЭВМ для проектирования РЭА и изделий микроэлектроники"(Москва, 1990г.); на Международных конференциях: "Microelectronic'в 90" (Минск, 1990г.); "Приборы с зарядовой связью и системы на их основе" (Геленджик, 1992г.); на Межотраслевом экспертном совете ВИШ по содействию внедрению научно-технических достижений (Москва, 1994г.).
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 22 печатных работах (в 13 статьях, 6 тезисах к докладам, 3 проспектах) и в 3 отчетах по НИР.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав с выводами по каждой главе, заключения, списка литературы из
