Ответы в ворде (31)

Посмотреть архив целиком

31. Конструкция МБИС и ПЛИС. Этапы разработки функционально-сложных БИС.

ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СЛОЖНЫХ БИС

Реализация различных типов контроллеров, микропроцессо­ров и микро-ЭВМ в одном кристалле БИС изменила традицион­ную систему взаимоотношений между создателями БИС и созда­телями средств вычислительной техники. Это связано с тем, что до появления особо сложных в функциональном отношении БИС эти отношения в целом определялись как отношения между поставщиком и потребителем БИС. При этом потребитель никак не влиял на процесс деятельности поставщика. Возможность из­готовления в кристаллах БИС микропроцессоров потребовала привлечения к их созданию потребителя, так как только в этом случае становится возможным методами микроэлектроники со­здавать завершенные вычислительные устройства с заключенным в них «интеллектом»: микропрограммами, системами команд, Языками программирования, записанными в ПЗУ или с помощью Программируемых логических матриц (ПЛМ).

Для обеспечения разработки, производства и испытаний БИС предприятия электронной промышленности вынуждены решать новые, не свойственные им проблемы, ранее решавшиеся пред­приятиями аппаратуростроения. Например, разработка БИС в свя­зи с ее высокой сложностью стала возможной только с приме­нением средств автоматизации проектирования, поскольку этап настройки аппаратуры, имевший место при ее построении на основе дискретных изделий электронной техники и микросхем с малой степенью интеграции и обеспечивавший возможность выявления и исправления всех ошибок разработчика и конструк­тора, потерял смысл при разработке БИС — изменить что-либо в кристалле невозможно. Следовательно, появилась необходимость в создании мощных систем автоматизированного проекти­рования с развитой периферией, обладающих производитель­ностью в сотни тысяч операций в секунду и большой памятью.

Не меньше проблем возникает и при создании технологиче­ского оборудования. Современная технология микроэлектроники позволяет создавать БИС, содержащие до 4 • 107 координатных точек на кристалле площадью 40—50 мм2. Для реализации таких схем необходимо обеспечить получение ширины линии 0,5— 0,7 мкм, что невозможно при использовании традиционных ме­тодов и оборудования. Следовательно, необходимо создание нового сложного оборудования (например, электронно-лучевого).

Ни одна отрасль промышленности не требует такой высокой чистоты исходных материалов, как микроэлектроника. Так, для полупроводниковых пластин допускается дефектность не хуже 1 дефекта на 1 см2.

J


Много проблем связано с созданием контрольно-измеритель­ной аппаратуры. Сложность БИС достигла такого уровня, когда полный параметрический или функциональный контроль стано­вится невозможным из-за большого его объема. Например, для полного функционального контроля микропроцессор­ной БИС требуется 2ab тес­тов, где а — разрядность, b — число микрокоманд микропроцессора (напри­мер, для проверки схемы К587ИК2 требуется 2652 тес­тов). Выходом из сложив­шейся ситуации является частичный функциональ­ный контроль. Его практическая реализация требу­ет сложных систем для разработки приемлемых по объему и качеству провер­ки БИС тестов, для непо­средственного выполнения тестового контроля. По объ­ему аппаратуры и матема­тического обеспечения та­кую систему можно срав­нить с ЭВМ ЕС-1030, но с более высоким быстро­действием.

Систему взаимоотноше­ний между заказчиком (разработчиком ЭВМ) и исполнителем (разработчиком БИС) при создании микропроцессоров, однокристальных микро-ЭВМ и контроллеров можно предста­вить в виде последовательности работ (этапов), выполняе­мых заказчиком и исполнителем совместно или раздельно (рис. 2.2).

Разработка и согласование технических требований (ТТ) на БИС выполняются совместно заказчиком и исполнителем, но основную работу при этом выполняет заказчик. Исполнитель помогает заказчику выбрать соответствующую технологию и определяет возможность реализации требований заказчика в виде БИС.

Так как технический уровень изделия прежде всего определя­ется архитектурными и схемотехническими решениями аппара­туры, разработка карты технического уровня, необходимой для определения целесообразности разработки изделия и перспектив его применения, является задачей заказчика. Всю необходимую для этого информацию со стороны исполнителя заказчик полу­чает при разработке ТТ.

Разработка архитектурных и структурных решений в постро­ении изделия выполняется также заказчиком. Исполнитель прин­ципиально не может выполнить этих работ, так как он не знаком с конкретной аппаратурой, частью которой должна являться БИС. Перед исполнителем же стоят задачи, свойственные его специали­зации, которые, кроме него, никто не сможет выполнить. Одной из таких задач является разработка базовой технологии, которая существенно изменяется с изменением степени интеграции микросхем и многих других факторов. На этапе разработки базовой технологии исполнитель изготовляет тестовые струк­туры, на которых отрабатываются технологический процесс, базовые ячейки и другие параметры, необходимые для разра­ботки топологии БИС. Одновременно заказчик осуществляет логическое моделирование (на ЭВМ) как БИС, так и изделия на ее основе, после чего разрабатывает схемотехническую документацию.

Одним из основных этапов в создании ИС с высоким уровнем интеграции является разработка топологии, к которой приступают после отработки базовой технологии и отладки с помощью средств автоматизированного проектирования (САПР) функцио­нальных и электрических схем. Следует отметить, что из-за вы­сокой сложности БИС разработка схемотехнической документа­ции и топологии ручным способом практически невозможна. Однако если средствами САПР схемотехнической документации заказчик располагает, то аналогичных средств для разработки топологии у него, как правило, нет.

Средствами автоматизированного проектирования топологии обладают предприятия электронной промышленности. Однако разработка топологии без участия разработчика схемы изделия практически невозможна. Следовательно, необходимо участие в этой работе обеих сторон, что и отражено на рис. 2.2. Указанное распределение работ не распространяется на случай, когда раз­рабатывающее предприятие предлагает собственную идеологию комплектов микросхем или когда характер разрабатываемых ими средств вычислительной техники (ВТ) и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) требует большого числа заказных БИС. Такие предприятия должны разрабатывать топологию самостоятельно. Обязанность исполнителя при этом—снабжать разрабатывающие предприятия всей необходимой информацией, определяемой принятой базовой технологией.

Результатом проектирования топологии является информация, записанная на перфо- или магнитную ленту, которая используется затем для изготовления фотошаблонов (ФШ). Изготовление ФШ — один из важнейших этапов в создании БИС, требующий пре­цизионного оборудования и высокого качества исходных мате­риалов.

Заказчик должен обеспечить возможность измерений парамет­ров и тестовой проверки работоспособности БИС. Это может быть достигнуто двумя способами: 1) заказчик при разработке БИС обеспечивает возможность ее проверки на стандартной изме­рительной и тестовой аппаратуре, имеющейся у исполнителя; 2) заказчик, учитывая специализацию предприятий заказчика и исполнителя, должен решить проблему разработки, изготовления и обеспечения исполнителя тестовой и метрологической аппа­ратурой в количестве, необходимом для серийного производства микросхем.

Базовая технология определяет общие характеристики про­цесса изготовления БИС, а для изготовления конкретной БИС требуется его уточнение, т. е. разработка конкретного процесса, осуществляемая исполнителем.

Изготовление БИС, их контроль, испытания и освоение в се­рийном производстве осуществляются исполнителем.

Поскольку основным разработчиком БИС, ее архитектуры, структуры и схемотехники, является заказчик, он становится ответственным за разработку всех эксплуатационных документов и материалов по применению микросхем. Однако ряд требований и рекомендаций, например требования к условиям эксплуатации, заказчик не может сформулировать без участия исполнителя. Поэтому разработка материалов по применению (рис. 2.2) является совместной работой заказчика и исполнителя, хотя основной ее исполнитель — заказчик.

В некоторых случаях разработке микросхемы сопутствует разработка математического обеспечения (МО). Так как в МО реализуются некоторые черты архитектурных принципов построения изделия, разработку МО желательно возложить полностью на заказчика.

Рассмотренные этапы разработки БИС носят очень обобщен­ный характер, в каждом конкретном случае они должны уточ­няться. Например, может оказаться целесообразным участие исполнителя в разработке эксплуатационных документов, а заказ­чика—в измерениях и испытаниях. Однако основные принципы распределения обязанностей должны сохраняться.

Таким образом, в результате развития микроэлектроники устанавливаются принципиально новые взаимоотношения между разработчиками изделий электронной техники (ИЭТ) и средств ВТ и РЭА. Разработчик и заказчик стандартных изделий из независимых сторон превращаются в тесно сотрудничающие. Практика показывает, что такой подход полностью себя оправ­дывает, позволяет концентрировать силы и средства различных отраслей промышленности на решении задачи развития народ­ного хозяйства.


Случайные файлы

Файл
102906.rtf
62428.rtf
3590-1.rtf
153850.rtf
11702-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.