7. Расчет энергетических характеристик СБИС.

Расчитаем мощность, потребляемую одним ЛЭ, задержку и напряжение [1]:

Р_блэ = 0.14  ^7/6 = 0.0495 мВт

U_пит = 3.6  ^0,5 = 2.3 В

Зная заданную максимальную эффективную интеграцию и энергетические параметры одного ЛЭ, определим параметры всей СБИС:

I_блэ = Р_блэ / U_пит = 0.0215 мA

Р_сбис = Р_блэ  N₄ = 8.662 Вт

I_сбис = I_блэ  N₄ = 3.762 A

В результате анализа параметров рассеивания мощности для КМОП, ТТЛ и ЭСЛ, определено, что мощность ТТЛ и мощность ЭСЛ в несколько раз выше, чем мощность КМОП. Поэтому в качестве схемотехники СБИС выбираем КМОП технологию.

8. Выбор система охлаждения СБИС и обоснование требований к элементам конструкций.

Для выбора системы охлаждения воспользуемся следующими соотношениями:

Мощность, рассеиваемая СБИС, равна P_рас = 8,662 Вт,

Для выбора системы охлаждения воспользуемся отношением [3]

P / S  [ P_S ], где

P = P_{кр факт}^СБИС, Вт;

S - площадь корпуса СБИС, см²;

P_S – плотность, Вт / см² (выбирается по специальной таблице в зависимости от вида системы охлаждения).

Выражая отсюда площадь, получим

S  P / P_S

Площадь корпуса может быть найдена по формуле

S = L_кор² = 62² = 38,4 см² (L_кор считается в пункте 11)

Выберем воздушную систему охлаждения (P_S < 0,2 ).

38,4  8.66 / 0,2  38,4  42,3. Условие не выполняется. Следовательно, требуется дополнительное охлаждение (P_S < 1,0 ). Рассмотрим случай с принудительным воздушным охлаждением. В этом случае получаем:

38,4  8,66 / 1  38,4  8,66. Условие выполняется, значит будем использовать принудительное воздушное охлаждение.

9. Описание принципов обеспечения помехоустойчивости конструкции.

Обеспечение помехоустойчивости является одним из самых важных факторов при проектировании устройств ВТ.

Для правильного функционирования СБИС недопустимы даже кратковременные искажения информации, т.к. они приводят к ошибкам в конечных результатах и, как следствие, к потерям машинного времени для повторного вычисления. Причиной разного рода искажений являются помехи.

Обеспечение помехоустойчивости СБИС достигается конструктивными особенностями, среди которых равномерное размещение необходимого числа контактов земли и питания, а так же правильное их распределение по отношению к сигнальным контактам на корпусе СБИС, выбор топологии и трассировки цепей питания в кристалле;

Проведем расчет необходимого числа контактов питания и земли.

Общее число внешних контактов СБИС может быть рассчитано по формуле [1]:

m_общ^СБИС=m_i+m_i/(3*(K_i+1))

где m_i – число внешних связей;

Подставляя значения из таблицы 2, получим:

m_общ^СБИС=835+835/(3*(1+1))=975 шт

Далее, исходя из того, что

m_общ = m_i + m_E0 + m_E1

(_E0 – число контактов нулевого потенциала;

m_E1 – число потенциальных контактов)

и полагая m_E0 = m_E1, получим m_E0 = m_E1=(975-835)/2 = 140/2=70 шт

Возьмем по 70 выводов на нулевые или потенциальные контакты.

Для обеспечения экранировки и простоты топологии цепи питания и земли выполним сплошными отдельными слоями. Структура кристалла изображена на рис.2

Рис. 2. Структура кристалла.

10. Расчет конструкции коммутационных элементов.

10.1. Расчет габаритных размеров БМК СБИС.

Линейный размер БМК СБИС равен:

L_кр = 5,6 /  = 5,6 / 0,41 = 13,2 мм

10.2. Определение числа логических связей

На основе формул [1]

.

и данных, полученных в предыдущих расчетах (табл. 2), получаем суммарное число связей и число внутренних связей в логической схеме для каждого уровня компоновки

Результаты сведены в таблицу 3:

Таблица 3. Число логических связей

10.3. Расчет средних длин связей и средних длин логических цепей.

На основании данных таблицы 2 и формулы [1]

и

на каждом уровне компоновки получаем величину средней длины связей и длину логических цепей. Результаты сведены в таблицу 4.

Таблица 4. Результаты расчета средних длин связей и логических цепей.

10.4. Расчет трассировочной способности.