Проектирование интегральных микросхем. Шелохвостов В.П - 80 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

3. Элементы и компоненты схемы, выделяющие мощность, следует равномерно размещать по площади
платы.
При размещении элементов и компонентов на подложках могут использоваться различные критерии
оптимизации: минимальные паразитные связи между элементами, максимальная равномерность температуры по
поверхности подложки, минимальная длина проводников между определенной группой элементов и т.д.
Зачастую различные требования и ограничения противоречат друг другу, что создает существенные затруднения
при составлении автоматизированных программ.
Наиболее часто употребляется алгоритм размещения, при котором элементы ИМС заменяют
прямоугольниками или квадратами, эквивалентными по площади реальным элементам. Элемент минимальной
площади принимают за элементарную ячейку. Остальные элементы представляют в виде набора элементарных
ячеек в соответствии с их площадью. Разумеется, размер элементарной ячейки должен быть кратным шагу
выбранной координатной сетки. После этого составляется таблица топологических характеристик всех
элементов: геометрических размеров и связей элементов друг с другом.
Эта таблица является основой для предварительного размещения элементов на подложке.
Вначале размещают выходные контактные площадки, потом располагают элементы, форма которых по
контуру близка квадратной (конденсаторы, короткие резисторы, резисторы в виде меандра, катушки
индуктивности и др.). При их размещении используют критерий максимального доступа к выходным площадкам
и минимальной взаимосвязи элементов. В последнюю очередь размещают длинные узкие резисторы. Их
размещают по критерию минимальной длины пути между соединяемыми элементами.
Существует критерий минимальной длины проводников между элементами на плате. Он реализуется с
использованием алгоритма Ли и его модификаций. При этой технологии подложка предварительно разбивается
на части (элементы), соответствующие минимальной ширине проводника и окружающих его изолирующих зон.
При нахождении наиболее короткого пути между двумя контактами на плате от первого контакта строят
фронт волны от одной контактной точки к другой на всю свободную от элементов и уже имеющихся
проводников зону. Это производится до тех пор, пока расширяющийся фронт волны не дойдет до второго
контакта или же все точки перед волной окажутся занятыми.
После этого выбирается кратчайший путь между контактами по полю, занятому волной, который
соответствует наименьшему числу шагов между ними. Основной недостаток в том, что некоторые контакты под
конец расчета вообще невозможно соединить (это примерно 5...10 %).
Если задача минимизации расстояний разводки не ставится, то можно использовать алгоритм Камерона.
Сущность его в изоляции каждой пары соединяемых контактов от других пар, что приводит к
преимущественному прокладыванию трасс по периферийной части кристалла. Обращается внимание на то,
чтобы исключить возможность изоляции точек, которые подлежат соединению.
Более конкретная и детальная проработка топологии производится с учетом полученных опытом
конструктивно-технологических ограничений (КТО). Для каждого из типов микросхем они специфичны.
Полупроводниковые ИМС на биполярных транзисторах (БТ). Конструктивно-технологические
ограничения (КТО) на проектирование ИМС с биполярными транзисторами приведены в табл. 5.1.1. Реализация
предполагает выполнение только по планарно-эпитаксиальной технологии с использованием изоляции p–n-
переходом.
Конструктивно-технологические ограничения являются результатом опыта проектирования и производства
ИМС на биполярных транзисторах. Их использование при проектировании позволяет определиться с
оптимальным расположением элементов электрической схемы, создать топологию, которая будет способствовать
достижению показателей эффективности производства. К ним относятся соответствие получаемых электрических
параметров заданным, высокая надежность, низкие материалоемкость, стоимость, а также высокий уровень
выхода годных изделий.
Рекомендуется придерживаться приведенных в табл. 5.1.1 правил, поскольку при неоправданных малых
размерах ИМС может вообще оказаться неработоспособной, могут ухудшиться выходные характеристики за счет
усиления паразитных связей между элементами. Увеличение же размеров элементов и топологических зазоров
между ними приводит к увеличению площади кристалла.
Для осознанного оперирования конструктивно-технологическими ограничениями при проектировании
топологии необходимо ознакомиться с ними непосредственно на реальном кристалле.

Страницы