31 (Ответы в ворде)
Описание файла
Файл "31" внутри архива находится в следующих папках: 2003, Мне. Документ из архива "Ответы в ворде", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "конструирование плат" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "к экзамену/зачёту", в предмете "конструирование плат" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "31"
Текст из документа "31"
31. Конструкция МБИС и ПЛИС. Этапы разработки функционально-сложных БИС.
ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СЛОЖНЫХ БИС
Реализация различных типов контроллеров, микропроцессоров и микро-ЭВМ в одном кристалле БИС изменила традиционную систему взаимоотношений между создателями БИС и создателями средств вычислительной техники. Это связано с тем, что до появления особо сложных в функциональном отношении БИС эти отношения в целом определялись как отношения между поставщиком и потребителем БИС. При этом потребитель никак не влиял на процесс деятельности поставщика. Возможность изготовления в кристаллах БИС микропроцессоров потребовала привлечения к их созданию потребителя, так как только в этом случае становится возможным методами микроэлектроники создавать завершенные вычислительные устройства с заключенным в них «интеллектом»: микропрограммами, системами команд, Языками программирования, записанными в ПЗУ или с помощью Программируемых логических матриц (ПЛМ).
Для обеспечения разработки, производства и испытаний БИС предприятия электронной промышленности вынуждены решать новые, не свойственные им проблемы, ранее решавшиеся предприятиями аппаратуростроения. Например, разработка БИС в связи с ее высокой сложностью стала возможной только с применением средств автоматизации проектирования, поскольку этап настройки аппаратуры, имевший место при ее построении на основе дискретных изделий электронной техники и микросхем с малой степенью интеграции и обеспечивавший возможность выявления и исправления всех ошибок разработчика и конструктора, потерял смысл при разработке БИС — изменить что-либо в кристалле невозможно. Следовательно, появилась необходимость в создании мощных систем автоматизированного проектирования с развитой периферией, обладающих производительностью в сотни тысяч операций в секунду и большой памятью.
Не меньше проблем возникает и при создании технологического оборудования. Современная технология микроэлектроники позволяет создавать БИС, содержащие до 4 • 107 координатных точек на кристалле площадью 40—50 мм2. Для реализации таких схем необходимо обеспечить получение ширины линии 0,5— 0,7 мкм, что невозможно при использовании традиционных методов и оборудования. Следовательно, необходимо создание нового сложного оборудования (например, электронно-лучевого).
Ни одна отрасль промышленности не требует такой высокой чистоты исходных материалов, как микроэлектроника. Так, для полупроводниковых пластин допускается дефектность не хуже 1 дефекта на 1 см2.
J
Много проблем связано с созданием контрольно-измерительной аппаратуры. Сложность БИС достигла такого уровня, когда полный параметрический или функциональный контроль становится невозможным из-за большого его объема. Например, для полного функционального контроля микропроцессорной БИС требуется 2ab тестов, где а — разрядность, b — число микрокоманд микропроцессора (например, для проверки схемы К587ИК2 требуется 2652 тестов). Выходом из сложившейся ситуации является частичный функциональный контроль. Его практическая реализация требует сложных систем для разработки приемлемых по объему и качеству проверки БИС тестов, для непосредственного выполнения тестового контроля. По объему аппаратуры и математического обеспечения такую систему можно сравнить с ЭВМ ЕС-1030, но с более высоким быстродействием.Систему взаимоотношений между заказчиком (разработчиком ЭВМ) и исполнителем (разработчиком БИС) при создании микропроцессоров, однокристальных микро-ЭВМ и контроллеров можно представить в виде последовательности работ (этапов), выполняемых заказчиком и исполнителем совместно или раздельно (рис. 2.2).
Разработка и согласование технических требований (ТТ) на БИС выполняются совместно заказчиком и исполнителем, но основную работу при этом выполняет заказчик. Исполнитель помогает заказчику выбрать соответствующую технологию и определяет возможность реализации требований заказчика в виде БИС.
Так как технический уровень изделия прежде всего определяется архитектурными и схемотехническими решениями аппаратуры, разработка карты технического уровня, необходимой для определения целесообразности разработки изделия и перспектив его применения, является задачей заказчика. Всю необходимую для этого информацию со стороны исполнителя заказчик получает при разработке ТТ.
Разработка архитектурных и структурных решений в построении изделия выполняется также заказчиком. Исполнитель принципиально не может выполнить этих работ, так как он не знаком с конкретной аппаратурой, частью которой должна являться БИС. Перед исполнителем же стоят задачи, свойственные его специализации, которые, кроме него, никто не сможет выполнить. Одной из таких задач является разработка базовой технологии, которая существенно изменяется с изменением степени интеграции микросхем и многих других факторов. На этапе разработки базовой технологии исполнитель изготовляет тестовые структуры, на которых отрабатываются технологический процесс, базовые ячейки и другие параметры, необходимые для разработки топологии БИС. Одновременно заказчик осуществляет логическое моделирование (на ЭВМ) как БИС, так и изделия на ее основе, после чего разрабатывает схемотехническую документацию.
Одним из основных этапов в создании ИС с высоким уровнем интеграции является разработка топологии, к которой приступают после отработки базовой технологии и отладки с помощью средств автоматизированного проектирования (САПР) функциональных и электрических схем. Следует отметить, что из-за высокой сложности БИС разработка схемотехнической документации и топологии ручным способом практически невозможна. Однако если средствами САПР схемотехнической документации заказчик располагает, то аналогичных средств для разработки топологии у него, как правило, нет.
Средствами автоматизированного проектирования топологии обладают предприятия электронной промышленности. Однако разработка топологии без участия разработчика схемы изделия практически невозможна. Следовательно, необходимо участие в этой работе обеих сторон, что и отражено на рис. 2.2. Указанное распределение работ не распространяется на случай, когда разрабатывающее предприятие предлагает собственную идеологию комплектов микросхем или когда характер разрабатываемых ими средств вычислительной техники (ВТ) и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) требует большого числа заказных БИС. Такие предприятия должны разрабатывать топологию самостоятельно. Обязанность исполнителя при этом—снабжать разрабатывающие предприятия всей необходимой информацией, определяемой принятой базовой технологией.
Результатом проектирования топологии является информация, записанная на перфо- или магнитную ленту, которая используется затем для изготовления фотошаблонов (ФШ). Изготовление ФШ — один из важнейших этапов в создании БИС, требующий прецизионного оборудования и высокого качества исходных материалов.
Заказчик должен обеспечить возможность измерений параметров и тестовой проверки работоспособности БИС. Это может быть достигнуто двумя способами: 1) заказчик при разработке БИС обеспечивает возможность ее проверки на стандартной измерительной и тестовой аппаратуре, имеющейся у исполнителя; 2) заказчик, учитывая специализацию предприятий заказчика и исполнителя, должен решить проблему разработки, изготовления и обеспечения исполнителя тестовой и метрологической аппаратурой в количестве, необходимом для серийного производства микросхем.
Базовая технология определяет общие характеристики процесса изготовления БИС, а для изготовления конкретной БИС требуется его уточнение, т. е. разработка конкретного процесса, осуществляемая исполнителем.
Изготовление БИС, их контроль, испытания и освоение в серийном производстве осуществляются исполнителем.
Поскольку основным разработчиком БИС, ее архитектуры, структуры и схемотехники, является заказчик, он становится ответственным за разработку всех эксплуатационных документов и материалов по применению микросхем. Однако ряд требований и рекомендаций, например требования к условиям эксплуатации, заказчик не может сформулировать без участия исполнителя. Поэтому разработка материалов по применению (рис. 2.2) является совместной работой заказчика и исполнителя, хотя основной ее исполнитель — заказчик.
В некоторых случаях разработке микросхемы сопутствует разработка математического обеспечения (МО). Так как в МО реализуются некоторые черты архитектурных принципов построения изделия, разработку МО желательно возложить полностью на заказчика.
Рассмотренные этапы разработки БИС носят очень обобщенный характер, в каждом конкретном случае они должны уточняться. Например, может оказаться целесообразным участие исполнителя в разработке эксплуатационных документов, а заказчика—в измерениях и испытаниях. Однако основные принципы распределения обязанностей должны сохраняться.
Таким образом, в результате развития микроэлектроники устанавливаются принципиально новые взаимоотношения между разработчиками изделий электронной техники (ИЭТ) и средств ВТ и РЭА. Разработчик и заказчик стандартных изделий из независимых сторон превращаются в тесно сотрудничающие. Практика показывает, что такой подход полностью себя оправдывает, позволяет концентрировать силы и средства различных отраслей промышленности на решении задачи развития народного хозяйства.