- •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
Пример.
// VerilogA for CMP100v6Test, OpAmp, veriloga
`include "constants.vams"
`include "disciplines.vams"
`define PI 3.14159265358979323846264338327950288419716939937511
//--------------------
// opamp
//
// – operational amplifier
//
// vin_p,vin_n: differential input voltage [V,A]
// vout: output voltage [V,A]
// vref: reference voltage [V,A]
// vspply_p: positive supply voltage [V,A]
// vspply_n: negative supply voltage [V,A]
//
// INSTANCE parameters
// gain = gain []
// freq_unitygain = unity gain frequency [Hz]
// rin = input resistance [Ohms]
// vin_offset = input offset voltage referred to negative [V]
// ibias = input current [A]
// iin_max = maximum current [A]
// slew_rate = slew rate [A/F]
// rout = output resistance [Ohms]
// vsoft = soft output limiting value [V]
//
// MODEL parameters
// {none}
//
module OpAmp(vout, vref, vin_p, vin_n);
input vref;
inout vout, vin_p, vin_n;
electrical vout, vref, vin_p, vin_n, vspply_p, vspply_n;
parameter real gain = 40;
parameter real freq_unitygain = 1.0e6;
parameter real rin = 1e6;
parameter real vin_offset = 0.0;
parameter real ibias = 0.0;
parameter real iin_max = 100e-6;
parameter real slew_rate = 0.5e6;
parameter real rout = 80;
parameter real vsoft = 0.5;
parameter real vspply_p = 3.3;
parameter real vspply_n = 0;
real c1;
real gm_nom;
real r1;
real vmax_in;
real vin_val;
electrical cout;
analog begin
@ ( initial_step or initial_step("dc") ) begin
c1 = iin_max/(slew_rate);
gm_nom = 2 * `PI * freq_unitygain * c1;
r1 = gain/gm_nom;
vmax_in = iin_max/gm_nom;
end
vin_val = V(vin_p,vin_n) + vin_offset;
//
// Input stage.
//
I(vin_p, vin_n) <+ (V(vin_p, vin_n) + vin_offset)/ rin;
I(vref, vin_p) <+ ibias;
I(vref, vin_n) <+ ibias;
//
// GM stage with slewing
//
I(vref, cout) <+ V(vref, cout)/100e6;
if (vin_val > vmax_in)
I(vref, cout) <+ iin_max;
else if (vin_val < -vmax_in)
I(vref, cout) <+ -iin_max;
else
I(vref, cout) <+ gm_nom*vin_val ;
//
// Dominant Pole.
//
I(cout, vref) <+ ddt(c1*V(cout, vref));
I(cout, vref) <+ V(cout, vref)/r1;
//
// Output Stage.
//
I(vref, vout) <+ V(cout, vref)/rout;
I(vout, vref) <+ V(vout, vref)/rout;
//
// Soft Output Limiting.
//
if (V(vout) > (V(vspply_p) – vsoft))
I(cout, vref) <+ gm_nom*(V(vout, vspply_p)+vsoft);
else if (V(vout) < (V(vspply_n) + vsoft))
I(cout, vref) <+ gm_nom*(V(vout, vspply_n)-vsoft);
end
endmodule
Глава 8. Защита микросхем от электростатического разряда Возникновение электростатических разрядов и их действие на микросхемы
Электростатические заряды всегда присутствуют на изолированных предметах.
Источником электростатических разрядов для микросхем являются подключаемые кабели, роботы манипуляторы или люди, касающиеся микросхем в процессе их изготовления или монтажа на платы.
Исследование процессов, связанных с электростатическими разрядами, проводятся на основе электрических моделей источников. Электрическая модель человеческого тела характеризуется емкостью 100 пФ, которая разряжается через сопротивление 1,5 кОм. Из модели следует, что постоянная времени разряда не может быть менее 150 нс. Напряжение разряда может достигать нескольких киловольт. Энергия разряда распределяется между ограничивающим резистором и элементами микросхемы.
Электромеханическая модель характеризуется емкостью 200 пФ и ограничивающей индуктивностью 500 нГ. Разряды от манипуляторов более опасны для микросхем, так как вся энергия конденсатора поглощается элементами микросхемы. Напряжение разряда, как правило, определяется утечками изоляции в системе электропитания и составляет несколько сотен вольт.
Модель электрического кабеля имеет распределенную многосекундную структуру. Для расчетов и испытаний используется кабель длиной 10 метров, характеризующийся удельной емкостью 66 пФ на метр и удельной индуктивностью 80 нГ на метр. Напряжение разряда – до 1000 В. Кабель – это самый опасный источник разрядов, но воздействует разряд только на разъемы печатных плат, и для защиты можно использовать дополнительные элементы, размещаемые на платах.
Для того, чтобы охарактеризовать стойкость микросхем к электростатическим разрядам, используется модель человеческого тела. В соответствии с этой моделью проводятся испытания микросхем и составляются спецификации. Чем больше падение напряжения на ИМС, тем большая энергия выделяется. Отказы ИМС от воздействия разрядов происходят при электрическом пробое диэлектриков и при вплавлении металлизации в полупроводниковые структуры. Во всех случаях дефекты имеют локальный характер и проявляются как электрическое замыкание между выводами транзисторов или диодов. Разряды через цепи питания ИМС редко приводят к отказам. Наиболее опасны разряды через входы и выходы ИМС.
При электрическом пробое полупроводниковых приборов области пробоя столь малы, что их максимальный разогрев происходит за время, меньшее времени разряда. Фактором, определяющим возникновение отказа, является напряжение на затворе (для МДП-транзисторов) или тепловая мощность пробойного тока (для биполярных транзисторов и полевых транзисторов с затвором Шотки).