Разработка математического, алгоритмического и программного обеспечения для системы ускоренного схемотехнического моделирования БИС на транзисторном уровне

• Автор: Перминов, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I АВТОМАТИЗАЦИЯ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ БИС

1.1. Задачи схемотехнического проектирования БИС .

1.2. Численные методы расчета ММ

1.3. Решение задачи Коши для систем ОДУ.

1.4. решение систем трансцендентных уравнений.

1.5. РЕШИ 1ИЕ СИСТЕМ ЛАУ

1.5.1. Точные методы.

1.5.2. Учет разреженности матрицы Якоби

1.6. УЧЕТ ЛАТЕНТНОСТИ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ЦИФРОВЫХ БИС

1.7. ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА ИТЕРАЦИОННЫХ МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ В СИСТЕМАХ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
2.1. ПОГРЕШНОСТЬ ПРИБЛИЖЕННОГО РЕШЕНИЯ СИСТЕМЫ УРАВНЕНИЙ И ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ МАТРИЦ.
2.2. Исследование особенностей использования итерационных методов при решении плохо
ОБУСЛОВЛЕННЫХ СИСТЕМ ЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ.
2.3. Разработка итерационных методов с использованием спектрально эквивалентных операторов
2.4. Исследование причин возникновения плохо обусловленных СЛАУ при схемотехническом моделировании БИС
2.5. АНАЛИЗ источников возникновения БОЛЬШИХ ПРОВОДИМОСТЕЙ в БИС
2.6. Разработка структуры матрицы предопределителя для применения в методе спектрально эквивалентных операторов.
2.7. Разработка метода вычисления обратной матрицы на основе методов прогонки. .
2.8. Экспериментальная проверка разработанных алгоритмов
2.9. Выводы.
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМЫ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ АУОСАО.
3.1. Архитектура системы схемотехнического проектирования.
3.2. Разработка структуры данных схемотехнического редактора
3.3. Разработка интерфейсов между исполнительными модулями системы.
3.4. СТРУКТУРА ДАННЫХ, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ПРИ РАСЧЕТЕ БИС
3.5. Подсистема визуализации системы АУОСАО 9
3.6. Выводы ИЗ
ГЛАВА 4 ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ
СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ АУОСАР
4.1. ПРИМЕР РАСЧЕТА БИС ЦИФРОВОГО ТИ РАЗРЯДНОГО СЧЕТЧИКА
4.2. ПРИМЕР РАСЧЕТА БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО АЦП.
. СРАВНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ СИСТЕМЫ АУОСАО С ДРУГИМИ СИСТЕМАМИ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ БИС .
4.4. ВЫВОДЫ .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Провести практическую апробацию и сравнение разработанной системы схемотехнического моделирования БИС на транзисторном уровне с существующими аналогами. Научная новизна работы. Разработан метод вычисления обратной матрицы на основе методов прогонки для пятидиагональной матрицы и для блочно-диагональной матрицы с различной размерностью блоков. Практическая значимость работы. БИС. Предложенные алгоритмы используются в сочетании с другими средствами САПР БИС для сокращения сроков процесса проектирования. Реализация результатов работы. Результаты работы в виде системы схемотехнического моделирования внедрены в процесс проектирования БИС Гос. НИИ Физических проблем, ООО «Юник Ай Сиз», ООО «Кедах Електроник Инжиниринг», и в учебный процесс МГИЭТ и МВТУ им. Баумана. Использование разработанного программного обеспечения на предприятиях показывают возможность его применения в цикле проектирования аналоговых, цифровых и аналого-цифровых БИС. Представляется к защите. Система схемотехнического моделирования цифровых и аналого-цифровых БИС. Апробация результатов работы. Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в девяти печатных работах []-[],[]. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения, содержащего акты внедрения результатов работы, списка использованных источников из наименований. Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи исследования, изложены научная новизна и практическая значимость работы. ИС. Рассмотрены методы решения ММС при расчете статического режима и временном моделировании ИС. Дан обзор классических и современных методов решения систем линейных алгебраических уравнений. Рассмотрены особенности СЛАУ, возникающих в процессе схемотехнического моделирования ИС. ИС. Во второй главе проведен анализ причин «плохой» обусловленности СЛАУ, возникающих в процессе схемотехнического моделирования ИС. СЛАУ. Разработан алгоритм быстрого обращения ленточных матриц, которое необходимо при решении СЛАУ методом спектрально эквивалентных операторов. В третьей главе рассмотрена программная реализация разработанных алгоритмов. АУОСАБ». В четвертой главе представлены результаты моделирования тестовых электронных схем в системе схемотехнического моделирования «АУОСАО» с использованием различных методов решения СЛАУ. Полученные результаты позволяют говорить о высокой эффективности разработанных в данной работе алгоритмов. В заключении отмечается, что задача, поставленная в данной диссертационной работе, выполнена, а также приведены основные выводы. В приложении приведены акты внедрения результатов диссертационной работы в различных организациях. Результаты работы нашли применение при проектировании электронных схем ряда предприятий и подтверждаются соответствующими актами, которые приведены в приложении. Задачи схемотехнического проектирования БИС. В данной главе изложены классические и современные методы построения математических моделей БИС, рассмотрены современные алгоритмы их решения, проведен анализ устойчивости некоторых численных алгоритмов решения [ 1 ] -[], []-[]. Целью применения средств автоматизации является сокращение срока выхода на рынок и снижение стоимости проектирования БИС. Жесткая конкуренция фактически не оставляет времени на исправление ошибок, допущенных на стадии проектирования и выявленных после изготовления кристаллов. Кроме того, переход к субмикронным технологиям увеличивает цену устранения ошибки, поскольку возрастает стоимость изготовления пробной партии ИС. Цена одной ошибки в современных типовых проектах составляет около 1 миллиона долларов. С другой стороны, в потребительской электронике новые разработки становятся старыми в считанные месяцы. Поэтому кратчайшие сроки выполнения проектов очень важны для завоевания рынка и сохранения позиций на нем. Для получения конкурентных преимуществ выполняется также оптимизация проекта на схемотехническом уровне по критериям быстродействия, потребляемой мощности, надежности, параметрического выхода годных. С расширением рынка телекоммуникационной электроники к этим критериям добавились частота, фаза, уровень шума, искажения.