Субмикронные интегральные схемы: элементная база и проектирование. Рындин Е.А - 46 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

91
Важной характеристикой интегральной микросхемы является ее стоимость,
определяемая затратами на проектирование и производство в соответствии с выра-
жением
С = З
проек
/V + З
произ
, (103)
где З
проек
- затраты на проектирование интегральной схемы; З
произ
- затраты на про-
изводство в расчете на единицу продукции; V - объем производства [21].
Исходя из этого, сокращения себестоимости микросхем можно добиться, с
одной стороны, за счет совершенствования технологий проектирования и производ-
ства, то есть сокращения затрат З
проек
и З
произ
, а с другой стороны, за счет увеличения
объема производства. При этом стоимость проектирования в расчете на одну инте-
гральную схему будет сокращаться.
Методы и средства проектирования и технологические процессы производст-
ва интегральных схем постоянно совершенствуются, что приводит к снижению
стоимости в расчете на один транзистор. Но это стимулирует соответствующий рост
степени интеграции, в результате чего затраты З
проек
и З
произ
в расчете на одну СБИС
таким путем радикально сократить не удается. Поэтому весьма эффективным с дан-
ной точки зрения является увеличение объема производства. Микросхемы малой и
средней степени интеграции носят универсальный характер, то есть представляют
собой устройства, необходимые при проектировании широкой номенклатуры элек-
тронных систем. Поэтому такие микросхемы производились большими партиями,
что позволяло значительно снижать их стоимость. Ситуация изменилась при пере-
ходе к БИС и СБИС, содержащих 10
3
- 10
8
транзисторов на кристалле. Такие слож-
ные схемы не могли носить универсальный характер, а становились специализиро-
ванными. То есть область их применения ограничивалась узким классом устройств,
что соответствующим образом ограничивало объем производства. Исключение со-
ставляли микропроцессоры и СБИС памяти [23]. Таким образом, рост степени инте-
грации, с одной стороны, привел к увеличению затрат на проектирование инте-
гральной схемы, а с другой - ограничил объем производства, вследствие чего значи-
тельно возросла стоимость микросхем. Причем основную долю в ней составляли
затраты на проектирование.
Одним из путей решения данной проблемы является повышение степени
универсальности кристалла за счет введения определенной избыточности в числе
элементов и соединений, а также в площади, занимаемой элементами и соединения-
ми на кристалле. Поскольку пределы расширения “универсальности” СБИС дикту-
ются особенностями и условиями эксплуатации устройств, для которых они предна-
значены, оказалось необходимым предусмотреть целую “шкалу методов проектиро-
вания СБИС” - от очень узкоспециализированных схем до СБИС, функциональное
назначение которых определялось лишь на заключительных стадиях проектирова-
ния и производства. Классификацию методов реализации СБИС можно представить
следующим образом (рис. 59) [23].
92
Методы проектирования СБИС
Заказные Полузаказные
Полностью На основе На основе Программируемые
заказные библиотечных БМК
элементов
ПЗУ ПЛМ
Рис. 59. Классификация методов проектирования СБИС
Полностью заказные СБИС предполагают специализацию на всех этапах про-
ектирования. Поэтому это наиболее дорогостоящие схемы. Но они являются также и
самыми надежными, оптимизированными по площади, суммарной длине связей и
быстродействию. Как правило, такие схемы используют в наиболее ответственных
узлах различных устройств.
Заказные схемы на основе библиотечных элементов предусматривают проек-
тирование на заказ на всех этапах, кроме синтеза топологии и структуры элементов.
В данном случае, в отличие от полностью заказных схем, используются интеграль-
ные элементы различных уровней конструктивной иерархии (логические вентили,
триггеры, сумматоры, счетчики, дешифраторы и др.) из библиотечного набора, хра-
нящиеся в базе данных САПР. Это позволяет при достаточно высоких требованиях к
параметрам и характеристикам (надежность, быстродействие, плотность размеще-
ния, суммарная длина связей и т.д.) несколько сократить время и затраты на проек-
тирование по сравнению с полностью заказными схемами.
Полузаказные схемы на основе базовых матричных кристаллов (БМК) проек-
тируются и изготавливаются на основе “полуфабрикатов” - кристаллов, в которых
сформированы все необходимые полупроводниковые и изолирующие области эле-
ментов, а также частично проведены элементы соединений. Заказчик из предостав-
ленного набора компонентов с использованием соответствующих САПР формирует
схему для выполнения требуемых функций посредством проектирования заказных
фотошаблонов только контактных окон и металлизации. Естественно, такой набор
нескоммутированных элементов отличается некоторой регулярностью размещения
и избыточностью, а также требует во многих случаях резервирования дополнитель-
ной площади кристалла для трассировки межэлементных соединений. Это несколь-
ко снижает не только быстродействие, надежность, плотность размещения и сум-

Страницы