- •Оглавление
- •Учебное пособие для лекционного курса "проектирование микроэлектронных устройств"
- •Микросистем
- •Ограничения кремниевой технологии
- •Прогноз предельных параметров моп приборов
- •Выбор производителя заказных микросхем
- •Глава 2. Микросистемы в современной электронике
- •Глава 3. Маршрут проектирования заказных бис и
- •Глава 4. Искажения сигналов и шумы в современных бис
- •Типы шумов, помех и методы их снижения
- •Глава 5. Особенности проектирования аналоговых
- •Маршрут проектирования аналоговых блоков
- •Статистический анализ модели сф-блока
- •Учет влияния внешних цепей
- •Физическое проектирование
- •Модель высокого уровня
- •Аттестация аналоговых блоков
- •Отличия в проектировании аналоговых сф-блоков и заказных сбис
- •Глава 6. Синхронизация и связность сигналов
- •Обеспечение синхронизации сигналов на этапе системного проектирования
- •Обеспечение синхронизации сигналов на этапе функционального проектирования
- •Обеспечение синхронизации на этапе физического проектирования и верификации
- •Обеспечение синхронизации и связности сигналов на этапах аттестации проекта, производства изделий и их применения
- •Элементы подсистем синхронизации для сф-блоков
- •Синхрогенераторы для сф-блоков
- •Адаптивные драйверы
- •Блок инициализации (начальных установок)
- •Глава 7. Моделирование аналого-цифровых систем с использованием языка Verilog-a
- •Области применения языка Verilog-a
- •Основы языка Verilog-a
- •Пример.
- •Глава 8. Защита микросхем от электростатического разряда Возникновение электростатических разрядов и их действие на микросхемы
- •Испытания имс на устойчивость к электростатическому разряду, характеристика устойчивости
- •Моделирование режима электростатического разряда
- •Процедура оптимизации элементов защиты имс от электростатического разряда
- •Глава 9. Тепловые процессы в интегральных микросхемах
- •Контроль тепловых режимов
- •Условия охлаждения имс и их влияние на тепловые параметры
- •Глава 10. Обеспечение надежности микросистем Основные причины отказов
- •Обеспечение надежности при проектировании электрических схем
- •Конструктивно-технологические методы повышения надежности
- •Обеспечение надежности на этапе производства
- •Обеспечение надежности микросхем в аппаратуре
- •Глава 11. Основы теории выхода годных Связь коэффициента выхода годных и съема кристаллов с пластины
- •Производственная статистика выхода годных изделий
- •Выход годных и закон Мура
- •Выход годных и надежность
- •Глава 12. Организация контроля изделий электронной техники
- •Организация контроля
- •Этапы контроля
- •Документация для организации контроля
- •Глава 13. Организация испытаний изделий электронной техники
- •Глава 14. Конструктивная реализация микросхем Основные определения
- •Корпуса для интегральных микросхем
- •Многокристальные модули, бескорпусные и гибридные микросхемы
- •Глава 15. Организация разработок микросхем в дизайн-центре Дизайн-центры в системе разработки и производства имс
- •Задачи управления дизайн-центром
- •Управление проектами
- •Организация связи и обмена информацией с фабриками
- •Продвижение разработок и освоение производства
- •Глава 16. Подготовка производства изделий электронной техники
- •Задачи подготовки производства
- •Управление себестоимостью продукции
- •Роль стандартов в управлении себестоимостью и качеством продукции
- •Организационные структуры системы стандартизации
Отличия в проектировании аналоговых сф-блоков и заказных сбис
Разработка аналоговых СФ-блоков для "микросистем" имеет много общих этапов с разработкой обычных аналоговых микросхем. Так маршрут проектирования основывается на анализе завершенных ранее проектов и решающую роль в принятии решений имеет расчет-прогноз параметров устройства. Самый трудный этап – это совместная параметрическая оптимизация электрической схемы и топологии.
Существует ряд принципиальных отличий маршрута проектирования СФ-блоков от маршрута проектирования заказных микросхем:
– Нет возможности выбора технологии. Наоборот, СФ-блок разрабатывается под заданный техпроцесс.
– Поскольку реальное окружение СФ-блока в составе МС будет меняться, то невозможно подготовить реальную модель помех.
– Необходимо обеспечить запас помехоустойчивости.
– Так как производственной основой МС являются КМОП-техпроцессы с субмикронными размерами, то разброс параметров элементов резко увеличивается.
– Статистическое моделирование блока с учетом разброса технологических параметров становится обязательным этапом.
– Еще одним обязательным этапом является разработка поведенческой модели с использованием языка высокого уровня (Verilog-AMS, VHDL).
– Аттестация СФ-блока и измерение его параметров в условиях, близких к условиям на кристалле МС, требуют разработки специального тестового кристалла со встроенными средствами контроля.
Глава 6. Синхронизация и связность сигналов
в микросистемах
Не существует единственного и универсального метода обеспечения связности сигналов. Для каждого набора требований к сигналам системы и условиям их реализации составляется свой набор средств борьбы с помехами и неоднородностями в элементах. На каждом этапе проекта используются свои средства обеспечения связности сигналов, и все этапы влияют на этот процесс. Детально проблемы шумов и искажения сигналов рассмотрены в главе 4.
Обеспечение синхронизации сигналов на этапе системного проектирования
При составлении архитектурного плана МС предпочтение должно отдаваться вариантам, в которых не требуется передавать высокочастотные сигналы одновременно в несколько блоков. Выгодно использовать конвейерную последовательную обработку и асинхронный протокол передачи данных. Для понижения частоты системного синхросигнала эффективно использование локальных подсистем синхронизации в каждом большом блоке.
Подготовка спецификаций на сигналы должна проводиться с учетом воздействия дестабилизирующих факторов. Для цифровых блоков – это технологическая воспроизводимость и кратковременная нестабильность задержек вентилей. Для аналоговых блоков – изменение соотношения сигнал/шум.
Требования к задержкам и длительностям фронтов импульсов должны включать как максимальные, так и минимальные допустимые значения. Без необходимости не следует увеличивать быстродействие отдельных блоков и цепей, так как это только увеличивает потребляемую мощность и создает дополнительные помехи в системе.
Длинные связи между блоками объединяются в шины. Помехоустойчивость связей зависит от энергии сигналов и уровня помех. Уровень перекрестных помех в шинах можно снизить, уменьшая логический перепад. Энергию сигнала можно увеличить, используя низкоомные нагрузки. Наилучшее качество сигналов достигается в согласованных линиях связи, в которых сопротивление нагрузки совпадает с волновым сопротивлением линии. Однако трудно создать линию связи с малыми потерями и волновым сопротивлением более 100 Ом. При разумной мощности драйверов (не более 1 мВт) логический перепад в согласованной линии будет очень мал. В согласованной линии связи на кристалле может быть использован один токовый драйвер и только один трансимпедансный входной усилитель. Но и в тех случаях, когда согласование источников и приемников сигнала с линией не достигается, низкоомные (менее 1 кОм) нагрузки значительно повышают помехоустойчивость линий связи.