Автоматизированное проектирование СБИС на базовых матричных кристаллах

ния.   Учитывая   большую   размерность   залачи   проектирования,

большинство существующих САПР матричных БИС  реализовано  на высо-

копроизводительных ЭВМ. Однако в последнее врем  все  больше зару-

бежных фирм применяет и мини-ЭВМ.

                   ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

     Процесс проектирования матричных БИС традиционно  делится  на

следующие укрупненные этапы:

     1. Моделирование функционирования объекта проектирования.

     2. Разработка топологии.

     3. Контроль результатов проектирования и доработка.

     4. Выпуск конструкторской документации.

     Рассмотрим каждый шаг в отдельности. Поскольку  матричная БИС

является ненастраиваемым и не ремонтоспособным объектом,  то необ-

ходимо еще  на  этапе  проектирования  обеспечить  его  правильное

функционирование. Достижение этой цели возможно  двумя  способами:

созданием макета матричных БИС на основе  дискретных  элементов  и

его испытанием и математическим моделированием. Первый способ свя-

зан с большими временными и стоимостными затратами.  Поэтому макет

используется тогда, когда он специально не разрабатывается,  а уже

существует (например, при переходе от реализации устройств  на пе-

чатных платах к матричным БИС). Второй способ требует создания эф-

фективной системы моделирования схем большого размера, так как при

моделировании необходимо  учитывать  схемное  окружение  матричных

БИС, которое по числу элементов во много раз больше самой схемы.

     Этап разработки топологии связан с решением  следуюших задач:

размещение элементов на БМК, трассировка соединений, корректировка

топологии. Иногда в качестве предварительного шага  размещения ре-

шается специальная задача компоновки (распределения  элементов  по

макроячейкам). В этом случае возможны различные методы решения за-

дачи размещения. Первый метод состоит в том, чтобы после компонов-

ки размещать группы элементов, соответствующих макроячейкам, а за-

тем размещать элементы внутри каждой макроячейки. При  этом крите-

рий оптимальности компоновки вклкючает  составляющие, определяемые

плотностью заполнения макроячеек и связностью элементов макроячей-

ки. Достоинствами этого метода являются сокращение размерности за-

дачи размещения и сведение исходной задачи к  традиционным задачам

компоновки и размещения. Возможность применения традиционных мето-

дов компоновки предопределяется тем, что условие существования ре-

ализации группы элементов в макроячейке для получивших распростра-

нение БМК легко выражается через суммарную площадь элементов и от-

ношение совместимости пар элементов. Отметим, что так как располо-

жение элементов внутри макроячеек существенно  влияет  на  условия

трассировки соединений между  макроячейками,  рассмотренный  метод

решения задачи размещения для некоторых  типов  БМК  может  давать

сравнительно низкие результаты.

     Другой метод размещения состоит в распределении  элементов по

макроячейкам с учетом координат макроячеек. В этом случае  в  ходе

компоновки определяются координаты элементов с точностью до разме-

ров макроячеек и появляется возможность учета положения транзитных

трасс. Для матричных схем небольшой степени  интеграции  (до  1000

элементов на кристалле) применяются модификации традиционных алго-

ритмов размещения и трассировки. Для СБИС на БМК необходима разра-

ботка специальных методов.

     Задача корректировки топологии возникает в связи с  тем,  что

существующие алгоритмы размещения и  трассировки  могут  не  найти

полную реализацию объекта проектирования на  БМК.  Возможна ситуа-

ция, когда алгоритм не находит размещение всех элементов на крист-

алле, хотя суммарная площадь элементов  меньше  площади  ячеек  на

кристалле. Это положение может  быть  обусловлено  как  сложностью

формы элементов, так и необходимостью выделения ячеек для реализа-

ции транзитных трасс. Задача определения минимального числа макро-

ячеек для размещения элементов сложной  формы  представляет  собой

известную задачу покрытия.

     Возможность отсутствия полной трассировки обусловлена эврист-

ическим характером применяемых алгоритмов. Кроме того,  в  отличие

от печатных плат навесные проводники в  матричных  БИС  запрещены.

Поэтому САПР матричных БИС обязательно включает средства корректи-

ровки топологии. При этом в процессе  корректировки  выполненяются

следующие операции: выделение линии содиняемых фрагментов; измене-

ние положения элементов и трасс с  контролем  вносимых  изменений;

автоматическая трассировки  указанных  соединений;  контроль соот-

ветствия результатов трассировки исходной схеме. Уже  сейчас акту-

альной является задача перепроектирования любого фрагмента тополо-

гии. Для матричных БИС таким фрагментом может быть канал для трас-

сировки, или макроячейка, в которой варьируется размещение элемен-

тов и др. Решение последней задачи, помимо реализации функций про-

ектирования с заданными граничными условиями  (определяемыми окру-

жением  фрагмента),  требует  разработки   аппарата   формирования

подсхемы, соответствующей выделенному фрагменту.

     На этапе контроля проверяется адекватность полученного проек-

та исходным данным. С этой целью прежде всего контролируется соот-

ветствие топологии исходной принципиальной (логической) схеме. Не-

обходимость данного вида контроля обусловлена корректировкой топо-

логии, выполненной разработчиком,  поскольку  этог  процесс  может

сопровождаться внесением ошибок. В настоящее  время  известны  два

способа решения рассматриваемой задачи. Первый сводится  к восста-

новлению схемы по топологии и дальнейшему сравнению ее с исходной.

Эта задача близка к проверке изоморфизма графов. Однако на практи-

ке для ее решения может быть получен  приемлемый  по  трудоемкости

алгоритм ввиду существования фиксированного соответствия между не-

которыми элементами  сравниваемых  объектов.  Дополнительная слож-

ность данной задачи связана с тем, что в  процессе  проектирования

происходит распределение инвариантных объектов (например, логичес-

ки эквивалентных выводов элементов),  поэтому  для  логически тож-

дественных схем могут не существовать одинаковые описания и, сле-

довательно,  требуются  специальные  модели,  отображающие инвари-

антные элементы. В общем случае универсальные модели для представ-

ления инвариантных элементов не известны, что и явилось  одной  из

причин развития второго способа, согласно которому проводится пов-

торное логическое моделирование восстановленной схемы.

     Функционирование спроектированной схемы мотает  отличаться от

требуемого не только из-за ошибок, внесенных конструктором, но и в

результате образования паразитных  элементов.  Поэтому  для  более

полной оценки работоспособности матричных БИС  при  восстановлении

схемы по топологии желательно вычислять значения  параметров пара-

зитных емкостей и сопротивлений и учитывать их  при  моделировании

на логическом и схемотехническом уровнях.

     Существуют причины, по которым перечисленные  методы контроля

не позволяют гарантировать работоспособность матричных БИС.  К ним

относятся, например, несовершенства моделей и  методов моделирова-

ния. Поэтому контроль с помощью моделирования  дополняется контро-

лем опытного образца. Для этого на этапе лроектирования  с помощью

специальных программ осуществляется генерация тестов  для проверки

готовых БИС. Отметим, что при проектировании матричных  БИС прове-

дение трудоемкого геометрического контроля не требуется,  так  как

трассировка ведется на ДРП, а топология  элементов  контролируется

при их разработке.

     Заключительным этапом проектирования матричных  БИС  является

выпуск конструкторской документации, которая  содержит  информацию

(на соответствующих  носителях)  для  управления  технологическими

станками-автоматами и сопроводительные чертежи и таблицы, состав и

содержание которых регламентируются ГОСТами, а оформление - требо-

ваниями ЕСКД. Для автоматизированного выпуска графической и текст-

овой документации обычно  разрабатывается  входной  язык,  который

позволяет: компактно и наглядно описывать отдельные  фрагменты до-

кумента;  размещать  отдельные  фрагменты  на  площади  документа;

извлекать требуемую информацию из архива и включать ее во фрагмен-

ты документов; распечатывать требуемый документ.

1	2	3

Copyright © Radioland. Все права защищены.
Дата публикации: 2004-09-01 (359 Прочтено)