Разработка средств верификации сложных цифровых микросхем с учетом радиационного воздействия в САПР

• Автор: Конарев, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Содержание
Введение

Г лава 1. Задачи верификации и генерации тестов сложных
цифровых систем
1.1 Виды радиационного воздействия, влияющие на различные параметры СБИС
1.2 Возможности САПР по учету эффектов радиации
1.3 Проблемы верификации и генерации тестов сложных цифровых схем с учетом радиационного воздействия
Глава 2 Разработка научных основ построения средств верификации сложных цифровых систем и библиотеки элементов с учетом радиации
2.1 Анализ основных неисправностей сложных цифровых систем при радиационном воздействии
2.2 Методы создания неисправных вследствие радиационного воздействия библиотечных элементов на схемотехническом уровне
2.3 Методы создания неисправных вследствие радиационного воздействия библиотечных элементов на функционально-логическом уровне
2.4 Методы преобразования библиотеки элементов схемотехнического уровня в библиотеку элементов функционально-логического уровня с учетом радиационного воздействия
Глава 3 Алгоритмы моделирования неисправностей, формирования библиотек и генерации тестов сложных цифровых систем с учетом радиации
3.1 Алгоритм преобразования схемотехнического базиса в функциональнологический базис и формирование библиотеки
3.2 Алгоритмическая основа генерация тестов с учетом радиационного воздействия на схемотехническом уровне
3.3 Алгоритмическая основа составления тестов с учетом радиационного воздействия на функционально-логическом уровне

3.4 Алгоритмы моделирования неисправностей радиационного воздействия на схемотехническом и функционально-логическом уровнях
проектирования
Глава 4 Программное обеспечение для генерации тестов и верификации сложных цифровых схем с учетом радиации
4.1 Структура и особенности реализации программных средств синтеза тестов и верификации сложных цифровых схем
4.2 Программное обеспечение создания библиотеки неисправных элементов
4.3 Методические принципы внедрения разработанных программных средств

Введение
Актуальность темы. В современных условиях для проектирования интегральных схем (ИС) необходимо учитывать новые тенденции в проектировании изделий электронной компонентной базы. Это постоянное снижение проектных норм и увеличение степени интеграции при росте функциональных возможностей, внедрение новых методов проектирования с использованием сложно-функциональных (СФ) блоков, что привело к появлению нового специализированного класса ИС “система на кристалле” (СнК).
Рассматривая микроэлектронику военного и двойного назначения, следует отметить существенные изменения методов проектирования, моделирования и тестирования, связанных с влиянием дестабилизирующих факторов и, прежде всего, радиационного воздействия. Данные изменения вызваны тем, что при переходе на новые глубоко субмикронные проектные нормы стали проявляться и оказывать существенное влияние на работу микросхемы физические явления, которые ранее не проявлялись или не оказывали влияние на работу ИС. Кроме того, уточнение реальной радиационной обстановки и изменение условий эксплуатации привело к необходимости учета новых видов излучения (прежде всего космического пространства) и существенной корректировке «традиционных» видов излучения, что отразилось в новом комплексе государственных стандартов (КГС) «Климат-7» и развивающих его последующих руководящих документов.
Стоит отметить ещё одно важное обстоятельство при проектировании радиационно-стойких сверхбольших интегральных схем (СБИС) - это стоимость разработок. В настоящее время жесткая конкуренция при создании микросхем фактически не оставляет времени на исправление ошибок, которые возникают в процессе проектирования и выявляются при тестировании готового изделия. При создании радиационно-стойких изделий

радиационных эффектов на данном этапе заключается в значительном расширении библиотеки логических элементов. Само моделирование на функционально-логическом уровне проводится для переходных и установившихся процессов или процессов прохождения сигналов по цепям из логических элементов с учетом задержек, переменные рассматриваются как функции времени.
Кроме стандартных элементов в библиотеку вводят так называемые деградирующие элементы, которые подверглись воздействию радиации. То есть, каждому элементу ставится в соответствие несколько элементов с измененными характеристиками вследствие радиационного воздействия: время задержки распространения сигнала при работе данного элемента, нагрузочная способность и т д.
Моделирование эффектов радиации на функционально-логическом уровне осложняется рядом проблем и нерешенных задач [84, 76]:
- сложность математического описания перевода процесса со схемотехнического уровня на функционально-логический уровень,
- большие вычислительные затраты, связанные с увеличением числа элементов,
- отсутствие четкой методологии деградирующих элементов и критериев включения их в библиотеку элементов.
На схемотехническом уровне производится анализ электрической схемы. Схемотехническое моделирование заключается в определении времени переключения типовых элементов, нагрузочных способностей,
помехоустойчивости и др. Это позволяет получить «реальные» значения задержек, нагрузочных способностей и параметров I моделирования,
соответствующих внешним воздействующим факторам: дозе радиации,
температуре и т.п.
Именно схемотехнический уровень позволяет получить моделирование типовых элементов микросхемы в зависимости от специального воздействия