Компютърно подпомогнато проектиране на VLSI върху базови матрични кристали
РЕЗЮМЕ ПО ТЕМАТА
АВТОМАТИЗИРАНО ПРОЕКТИРАНЕ НА VLSI НА ОСНОВНИ МАТРИЧНИ КРИСТАЛИ
Това есе обсъжда технологии, свързани с конструктивните характеристики на VLSI върху кристали на основната матрица. Описва самата концепция за основен матричен кристал. Анализират се основните етапи от автоматизирания процес на проектиране.
НУЖДАТА ОТ ЕФЕКТИВЕН ДИЗАЙН НА VLSI
СТАНДАРТНИ И ПОЛУМЕРНИ IC
ОСНОВНИ КРИСТАЛИ И ТИПИЧНИ ЕЛЕМЕНТИ
Характерна тенденция в развитието на елементната база на съвременното електронно изчислително оборудване е бързият растеж на степента на интеграция. При тези условия проблемът с ускоряването на развитието на хардуерните единици, които са LSI и VLSI, става спешен. При решаването на този проблем е важно да се вземе предвид съществуването на два различни класа интегрални схеми: стандартни (или мащабни) и по поръчка. Първият включва схеми, чийто производствен обем достига милиони парчета годишно. Следователно относително високите разходи за тяхното проектиране и изграждане са оправдани. Този клас схеми включва микропроцесори, различни видове полупроводникови устройства с памет (ROM, RAM и др.), Серия от стандартни микросхеми и др. Вериги, принадлежащи към втория клас, с обем на производство до няколко десетки хиляди годишно, се произвеждат, за да задоволят нуждите на отделните отрасли. Значителна част от цената на такива схеми се определя от цената на тяхното проектиране.
Системите за автоматизирано проектиране (CAD) са основното средство за намаляване на разходите за проектиране и най-важното за ускоряване на развитието на нови видове микроелектронно оборудване. В резултат на съвместните действия на дизайнерите, насочени към намаляване на времето и разходите за проектиране на LSI и VLSI, се появяват така наречените полу-потребителски интегрални схеми, при които топологията се определя до голяма степен от единния кристален дизайн. Първите схеми, които могат да бъдат приписани на този клас, се появяват през 60-те. Те са направени върху унифициран кристал с фиксирана подредба на функционални елементи. В този случай дизайнът се състоеше в присвояване на функционални елементи на веригата на местата на съответните функционални елементи на кристала и осъществяване на връзки. Такъв кристал се нарича основен, тъй като всички фотомаски (с изключение на превключващите слоеве) за неговото производство са постоянни и не зависят от внедрената схема. Тези кристали обаче намират ограничено приложение поради неефективно използване на кристалната площ, причинено от фиксираното положение на функционалните елементи върху кристала.
За частично унифициране на топологията на интегралните схеми (ИС) също е използван дизайнът на схеми, базиран на набор от типични клетки. В този случай обединението се състои в разработването на топологията на набор от функционални (типични клетки със стандартизирани параметри (по-специално различни вертикални размери). Процесът на проектиране се състои в поставяне на типични клетки под формата на хоризонтални владетели, съответстващи на функционални елементи на веригата, при поставяне на линийките на Ширината на такива пролуки, наречени канали, се определя по време на процеса на маршрутизиране.Забележете, че въпреки че в този случай има унификация на топологията, кристалът не е основен, тъй като появата на всички фотомаски се определят по време на проектирането
Съвременните полу-потребителски схеми са изпълнени върху основен матричен кристал (BMC), съдържащ несвързани прости елементи (например транзистори), а не функционални елементи, както в основния кристал, обсъден по-горе. Тези елементи са разположени върху кристала по матричен начин (на местата на правоъгълна решетка). Следователно такива схеми често се наричат матрични LSI. Както в схемите на типични клетки, топологията на набор от логически елементи е разработена предварително. В този случай обаче топологията на логическия елемент се създава на базата на редовно разположени елементарни елементи. Следователно, в хода на проектирането, логическите елементи могат да бъдат поставени навсякъде върху кристала и за да се създаде цялата верига, трябва да се направят само фотомаски на превключващите слоеве. Основните предимства на BMK, състоящи се в намаляване на разходите и времето за проектиране, се дължат на: използването на BMK за проектиране и производство на широк клас LSI; намаляване на броя на подробните решения в процеса на проектиране на LSI; опростяване на контрола и извършване на промени в топологията; възможността за ефективно използване на автоматизирани методи за проектиране, което се дължи на хомогенната структура на BMC