CC BY
99
УДК 681.1
А.В. Мухлаев1
МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СБИС И АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗВИТИЯ КРЕМНИЕВОЙ КОМПИЛЯЦИИ
Под методом проектирования обычно понимается способ реализации устройства на основе использования какого-либо конкретного класса схемных структур. Классификация методов проектирования БИС представлена на рис. 1. Анализ показывает, что наиболее распространенными методами автоматизированного проектирования БИС являются методы на основе полузаказных схем, основанные на использовании трех основных типов структур: программируемых матриц, стан, ,
, .
заключается в большей специализации каждой из ячеек и, как следствие, наличие .
Естественно считать наиболее удачными методы автоматизированного про, . Уже известны сквозные САПР, построенные на использовании методов проектирования БИС на базовых матричных кристаллах, стандартных ячейках. Метод программируемых матриц предполагает использование при проектировании СБИС ,
логические схемы (в случае базовых матричных кристаллов (БМК) - базовые ячейки). Таким образом, задача проектирования БИС в данном случае сводится исключительно к выбору рисунка межсоединений. Реализация межсоединений между базовыми ячейками приводит к получению так называемых логических вентилей, а объединив несколько таких ячеек, получают счетчик, триггер и т.д. Очевид-, . таком случае они служат для прокладки межсоединений.
МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
методы на основе методы на основе
полузаказных схем заказных схем
програм- мируемых матриц стандарт- ных матриц макро- ячеек ручное проектирова- ние процедурное проектирование
БМК ПЛМ
Рис.1. Классификация методов проектирования БИС
1 Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант №99-01-00050
Так как площадь кристалла под прокладку соединений ограничена, что особое значение имеет достижение 100 % трассировки. Метод значительно упрощает проектирование и изготовление кристаллов БИС, однако при ненадлежащем выборе базовой ячейки может приводить к значительным затратам площади.
В методе стандартных ячеек заранее проектируется топология отдельных , . -цах, а между столбцами образуются области для трассировки, называемые каналами. Отличие от предыдущего метода состоит в том, что структура каждого конкретного изделия каждый раз проектируется отдельно, отсутствуют фиксированные места расположения блоков и областей трассировки, поэтому основной зада-
100 % -
ке. Отметим, что в случае, когда все блоки имеют одинаковую высоту, метод проектирования называется методом на основе стандартных ячеек, а методы, допускающие использование блоков различной высоты, называются методами на основе микроячеек. Очевидно, что во втором случае возрастет трудоемкость проектирова-, , . Однако затруднительным и низкоэффективным было бы автоматизированное проектирование полностью заказных БИС по вышеуказанным методам. И это в то , . составляют ныне до 20 % общего объема рынка и прогнозируется специалистами рост до 50 % рынка в ближайшие 5 лет. Такая потребность в заказных СБИС объясняется следующими фактами:
♦ заказные СБИС создаются для выполнения функций, которые не могут быть реализованы или затруднительно реализовать на основе стандартных ИС;
♦ заказные СБИС дают уменьшение габаритов, массы, потребляемой мощно-
, ;
♦ и меют, как правило, лучшие характеристики электронных схем (быстродействие, помехозащищенность и т.д.).
В настоящее время почти все заказные СБИС проектируются ручным способом, с частичным применением автоматических программ. Такой метод позволяет создавать топологию с высокой плотностью. Чаще всего в помощь конструктору применяются системы диалогового типа и верификации топологии. Однако гигантская трудоемкость проектирования современных СБИС и необходимость противостоять росту ошибок при ручном проектировании требует создания новых подходов к проектированию, основанных на автоматическом решении задачи с помо-.
В связи с этим был разработан и получает дальнейшее развитие новый метод
, -, ( ). ориентирован на проектирование заказных СБИС, нежели ранее описанные мето.
,
учитывать нижеприведенные факторы:
♦ срок проектирования;
♦ функциональные возможности и характеристики СБИС;
♦ стой мость ИС.
С этой точки зрения, наиболее эффективным методом проектирования заказных СБИС является КК.
КК - это процесс автоматического преобразования абстрактного описания цифрового устройства в топологию ИС. Кремниевые компиляторы (ККР), т.е.
, , -
нента:
♦ средства анализа (цифроаналоговое моделирование);
♦ средства логического синтеза последовательных и комбинационных схем, которые также синтезируют алгоритмический и поведенческий аспекты ИС;
♦ средства процедурного прое ктирования и генерации модулей. Сгенерированные модули будут служить строительным материалом для средств топологи;
♦ средства синтеза на физическом (топологическом) уровне. Эти средства позволяют создать план кристалла, размещения и трассировку каждого из функциональных блоков, уплотнение и т.д.
, . -видна и заключается в следующих основных фактах:
♦ ККР ориентированы на пр оектирование заказных СБИС;
♦ ККР нацелен, как правило, на наиболее быстрое получение любой приемлемой топологии (ввиду огромных размерностей задач 109 геометрических
).
- , описание на языке высокого уровня.
В настоящее время ККР, с точки зрения уровня описания поступающего на , .
Отличие состоит в том, что для ККР второго типа на вход поступает непредсказуемая семантическая структура, в то время как на входе ККР второго типа задается архитектура проектируемого устройства. Если на вход поступает не функциональное, а структурное описание микросхемы, то ККР называется структурным. В настоящее время известны только структурные ККР.
В таких ККР пользователь в интерактивном режиме определяет число и типы , . -ется базовый план кристалла. Для ввода данных заполняются исходные формы, после чего осуществляется автоматическая генерация модулей низшей иерархии, и автоматические размещение и трассировка. Как правило, пользователь имеет возможность редакции автоматического процесса топологического синтеза.
Первый ККР “Bristle Blocks” был выполнен в калифорнийском технологиче-. -сорных кристаллов и использует в качестве топологических примитивов разработанные вручную ячейки. Площадь, получаемая с помощью ККР, в среднем на 10%, превосходит получаемую при проектировании вручную. Позже был разработан фирмой HewLett Packard комплекс программных средств HSHP, базирующийся на .
с 46 до 3 недель. С его помощью уже спроектировано более 20 БИС с компоновочной плотностью 170 - 230 элементов на 1 мм2.
Наиболее широко известным среди современных ККР является ККР фирмы SiLicon Compilers под названием Genesil.
ККР могут эффективно применяться для создания схем различного назначения. Так, на проектирование контроллера Raster Up для графических систем потребовалось 5 месяцев. Три специалиста фирмы Digital Equipment Lorp с применением ККР за 7 месяцев разработали СБИС 32-р^рядного микропроцессора, содержащего 37 тыс. МОП-транзисторов на площади 63 мм2. Средства КК использовались при создании широко известных микропроцессорных СБИС 681OO фирмы MOTOROLA и IAPX-432 фирмы INTEL. Программы создания и развития средств КК одобрены многими известными учебными и научно-исследовательскими учре-C , , .
ЛИТЕРАТУРА
1. Эйрис Р. Проектирование СБИС. Метод кремниевой компиляции / Пер. с англ. М.: Наука. 1988. 456с.
2. Weste N., Eshraghaian K.. Principles of CMOS VLSI Design - A system perspective. Addison - Westey 1992
УДК 658.512.2.011.56
СП. Малюков, C.A. Обжелянский
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРЕССОВАНИЯ ГОРЯЧЕПРЕССОВАННЫХ ФЕРРИТОВ
При разработке магнитных головок (МГ) используются такие металлические : , , . -кими значениями твердости и электрического сопротивления при достаточно хороших магнитных характеристиках, что позволило занять им ведущее положение в качестве материалов для МГ.
В производстве сердечников магнитных головок для видеозаписи в последнее время нашли применение горячепрессованные ферриты (ГПФ). Изготовление ферритов по обычной окисной технологии не дает возможности получения качественного материала, т.к. прессованные и затем спеченные ферриты обладают повышенной хрупкостью и пористостью, что затрудняет их механическую обработку. Качество обработанной поверхности в этом случае не превышает 11 класса.
Особенностью горячего прессования является приложение внешнего давления в процессе спекания, в результате чего значительно ускоряются процессы формирования структуры феррита, повышается его плотность, твердость, вязкость, вследствие чего чистота поверхности изделия после обработки возрастает до 13 .
Достижения в получении плотных ГПФ с износостойкостью, превышающей в 5-10 ,
головок и позволили перейти от сложных конструкций составных МГ к более де-
