Разработка системы многоуровневого моделирования семейств биполярных матричных БИС высокой сложности

• Автор: Чевычелов, Юрий Акимович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 289 с. : ил.

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ’’ЭЛЕКТРОНИКА”
АООТ ”ОКБ ПРОЦЕССОР”
На правах рукописи
ЧЕВЫЧЕЛОВ Юрин Акимович
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МНОГОУРОВНЕВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СЕМЕЙСТВ БИПОЛЯРНЫХ МАТРИЧНЫХ БИС ВЫСОКОЙ СЛОЖНОСТИ
специальность 05.13.12 - системы автоматизации
пр о ектир ования
Научный консультант: Лауреат Государственной премии СССР, д.т.н, профессор Межов В.Е.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук
Воронеж 1997
ВВЕДЕНИЕ
Современные микроэлектронные технологии обеспечивают создание супер-БЙС сложностью порядка 107 элементов на кристалл. Рост сложности схем заставляет разработчиков концентрировать внимание не только на отдельных аспектах проектирования, но и на процессе в целом и вести проект одновременно на нескольких уровнях абстракции. Это определяет высокие требования к производительности аппаратных и программных средств автоматизации проектных работ.
Решение проблем проектирования (высокое быстродействие и адекватность результатов, бездефектность проектов), получаемое в процессе создания проекта микроэлектронного объекта, не всегда возможно получить в установленные сроки и заданных ограничениях, в рамках существущих САПР с неоднократно олробированным и сложившимся множеством программных и аппаратных средств, использованием стандартного набора технических и технологических решений, поскольку получение практически пригодных результатов выливается в огромные материальные, вычислительные и временные затраты. Эти затраты обусловлены большим объемом (поток данных может достигать десятки мегабайт) исходных данных об объекте проектирования и его верификации, верификации логики работы устройства (скорость средств верификации возростает линейно, а сложность проекта -экспоненциально), согласовании временных соотношений , генерации тестового и диагностического обеспечения, формировании топологической информации, согласованной с возможностями технологической реализации, формированием и передачей информационных потоков и данных между проектными процедурами.
Время проектирования становится одним из наиболее критичных факторов, определяющих при заданном уровне качества создание новых изделий микр оэлеж троник и.
Проведенный анализ систем автоматического проектирования ЙЭТ и ВТ показал, что существует ряд противоречий в развитии САПР, сказывающихся в конечном счете на таких основных характеристиках процесса проектирования, как качество проекта и время его завершения:
• применяемые средства проектирования не обеспечивают комплексного подхода решения задач процесса разработки и создания проектов БИС. Основной причиной такого положения является отсутствие единой методологии концепции иерархического сквозного нисходящего проектирования, ориентированной на проектирование объектов электронной те-

хники высокой размерности и больших функциональных возможностей. Кроме того, рост сложности схем требует концентрации внимания на всем процессе проектирования в целом, а не на отдельных этапах проектирования и использования описания объектов проектирования более высокого (системного, поведенческого) уровня;
• слабая информационная взаимосвязь средств проектирования на различных этапах разработки;
• недостаточное внимание уделяется технологии тестопригодного проектирования, поддерживаемой технологической дисциплиной, последовательностью использования и эффективностью применяемых средств проектирования и получаемых решений;
• слабое использование статистических, вероятностных и эвристических алгоритмов и методов проектирования, обеспечивающих высокие скоростные, технические и экономические показатели изделия и процесса проектирования в целом;
• недостаточно высокая ориентация на специализированные аппаратные средства проектирования;
• недостаточно широко используются современные информационные технологии и средства машинной графики;
• игнорирование возможностей творческого сотрудничества разработчиков цифровых объектов и САПР.
Разрешение противоречий и решение задач проектирования цифровых объектов, связано с широким применением высокопроизводительных вычислительных машин и проблемно-ориентированных систем, новых методов и стратегий проектирования, способных обеспечить преодоление трудностей многоэтапного иерархического процесса разработки изделий электронной и вычислительной техники. Чем большее число процессов и процедур проектирования автоматизируется, чем шире они внедряются в процесс разработки, тем яснее становится, что решением основной задачи САПР (ускорение процессов проектирования в целом) , является системный подход по созданию концепции аппаратно - программного комплекса проектирования на единой информационной основе многочисленных по своему составу проектных, конструкторских и технологических задач.

следующие соглашения, определяющие силовые характеристики логического сигнала:
Б - соответствует самому сильному уровню сигнала например, источник питания для логической 1 или шина заземления для логического 0 ; Б -соответствует уровню сигнала на открытом традаисторе;
Л - соответствует реоистивному уровню сигнала;
Ъ - соответствует самому слабому уровню сигнала.
Комбинация этих уровней с логическим множеством сигналов Ь = {/ е Ц1 = (0,1,Х)} и определяет логическое множество сигналов транзистора £* = {/€£(/ =/(5, Я, Д,£)}
При моделировании схем на уровне стандартных базовых логических элементов силовая характеристика сигнала не имеет смысла, поэтому значения сигналов представляются только на логическом уровне. Для моделирования объектов на смешанном уровне представления описания, то есть частично описанном на уровне траноисторов и логических элементов, онаг чениям сигналов на выходах логических элементов, помимо вычисленной логической величины, присваивается значение 1=Х(Х).
Таким образом, при моделировании схем, описанных на уровне логических элементов, определено применение 4-оначного множества сигналов Ь = {1еЬ 11 = 1ЩХ{2)1г}
2.1.5 Обоснование и выбор состава базовых элементов УЛМ
Выработанные правила адекватности моделирования и особенности аппаратной реализации алгоритма логического моделирования предопределили требования, которые необходимо было выполнять при построения логической базы ускорителя моделирования.
1. В качестве логической основы построения цифровых схем при моделировании использовать каноническое множество базовых логических функций (”И”,’’ИЛИ’ ’’НЕ”) и их комбинации.
2. При построении структурной модели объекта проектирования применять логические модели с 4-мя и менее входами.
3. Базовые логические модели имеют один выход, что обеспечивает при прочих равных условиях наибольшую скорость моделирования элемента.
4. Выполнять моделирование на уровнях логических вентилей, транзисторно - логическом и транзисторном.
В таблице сведены все базовые примитивы подсистемы ускоренного моделирования. Они являются основой для представления объекта проектиро-