Диссертация (Исследование и разработка методов автоматического вывода геометрических ограничений с использованием декларативного программирования и формальных методов), страница 2

Более того, понять, насколько параметрыСБИС соответствуют заданным требованиям, можно только в самом конце цикларазработки. Ошибки, обнаруженные в конце любого из промежуточных этаповприводят к повторному выполению всего этапа.Также стоит отметить, что большинство современных компанийразработчиков СБИС не обладают своими собственными производственнымилиниями – изготовление выполняется на специализированных фабриках,которые предоставляют описание используемых технологических процессови ограничений. Данные ограничения должны быть соблюдены приразработке СБИС. Такое разделение создает барьер между разработчиками,предоставляющими высокоуровневое описание СБИС, и разработчикамифизического представление.

Устранение этого барьера может сократить циклразработки в целом.8Этап разработки топологий элементов составляет значительную частьобщего бюджета проектирования библиотек. Актуальным способом физическогопроектирования элементов является метод синтеза — автоматическаягенерация физического представления ячейки (топологии) с учетом заданныхтехнологических ограничений.

Применение подобных программных системпозволило сократить цикл разработки. Однако, при работе с актуальными иперспективными технологическими процессами, разработчики сталкиваютсяс необходимостью учета технологических ограничений при размещенииэлементов библиотеки встык на этапе проектирования функциональныхблоков. При разработке библиотеки необходимо учитывать не только нормыиспользуемой технологии, определяемые процессом изготовления ИС, но игеометрические ограничения, предотвращающие потенциальные нарушениипри составлении рядов компонентов.

При составлении рядов компонентовнарушаются ограничения на минимальные расстояния между проводниками,расстояния между переходными отверстиями, образуются запрещенныеконфигурации переходных отверстий.Важно отметить, что по мере ужесточения технологических норм, областьвзаимного влияния компонентов топологии увеличивается. Корректироватьвозникающие на границах компонентов коллизии внесением локальныхизменений на уровне функционального блока становится все сложнее. Донастоящего времени вспомогательные правила на границах стандартных ячеексоздаются вручную. Процесс их разработки является итеративным.Таким образом, разработка вычислительного комплекса автоматическоговывода геометрических ограничений на границах структурных компонентов,предотвращающих нарушения при размещении структурных компонентоввстык сократит цикл проектирования библиотек.

Использование подобноговычислительного комплекса позволяет обеспечить дополнительную связьмежду уровнями логического и физического проектирования СБИС. По своейприроде задача формирования набора дополнительных правил являетсязадачей оптимизации большой размерности. Вычислительный комплексавтоматического вывода правил с использованием формальных методов идекларативного программирования является эффективной технологией длярешения поставленной задачи.9Объектом диссертационного исследования являются вычислительныекомплексы, используемые при разработке структурных компонентовограниченной площади.

Примером таких компонент являются стандартныеячейки, используемые при разработке интегральных схем (ИС).Предметом диссертационного исследования являются методы,алгоритмы и программные средства разработки структурных компонентовограниченной площади, основанные на использовании декларативногопрограммирования и формальных методов.Область исследования определена предметной областью паспортаспециальности 05.13.11: 3) “Модели, методы, алгоритмы, языки и программныеинструменты для организации взаимодействия программ и программныхсистем”.Цель исследованияЦелью данной работы является разработка вычислительного комплекса,выполняющего процедуру автоматического построения геометрическихограничений на базе декларативного программирования и позволяющегоотделить алгоритм решения задачи от деталей исследуемых технологий исократить цикл разработки геометрии структурных компонентов ограниченнойплощади.

Примером подобных структурных компонентов могут являетсястандартные ячейки, используемые при разработке полупроводниковыхустройств.Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующиезадачи:1. Исследование методов решения задач многопараметрическойоптимизации.2. Исследование методов постановки и решения задач в декларативномстиле.3. Разработка алгоритма построения вспомогательных геометрическихограничений на границах структурных компонентов ограниченнойплощади.4. Разработка алгоритма анализа вспомогательных геометрическихограничений и их влияния на параметры структурных компонентовограниченной площади.105.

Разработка вычислительного комплекса для автоматического выводасубоптимального набора геометрических ограничений на границахструктурных компонентов ограниченной площади.Методы исследования разработанных моделей, методов и алгоритмоввключает в себя использование теории выполнимости булевых функций,дискретной математики, теории графов, методов минимизации логическихфункций.Положения, выносимые на защиту1. Доказанаэффективностьпримененияформальныхметодовидекларативногопрограммированиядлярешениязадачмногопараметрической оптимизации большой размерности.2. Алгоритм перечисления множеств геометрических ограничений,предотвращающих нарушения указанных геометричеких ограничений,возникающих при установке структурных компонентов ограниченнойплощади встык друг к другу.3.

Алгоритм оценки качества полученных вспомогательных правилпроектирования на границах структурных компонентов ограниченнойплощади и алгоритм поиска множества правил, соответствующегозаданным критериям качества.4. Вычислительныйкомплекс“Вычислительгеометрическихограничений”.Научная новизна1. Разработан алгоритм построения всех разрешенных геометрийв ограниченной площади путем представления геометрическихограничений в виде булевых выражений и последующего решениязадачи AllSAT.2. Разработан алгоритм поиска классов геометрий, не приводящихк нарушениям заданных ограничений при любом разрешенномразмещении, заключающийся в построении графа с описаниемсовместных и несовместных топологий геометрий и перечислениивсех максимальных полных подграфов.3.

Разработан алгоритм выбора субоптимальных геометрическихограничений на границах структурных компонентов, построенииограниченного множества элементов, анализе параметров их качества11и сравнительном анализе качества компонентов с учетом разныхвариантов ограничений на границах, позволивший сократить площадьтестового набора структурных компонентов на 28.2%.Практическая значимость диссертационной работы заключается вразработке и апробации метода автоматического вывода субоптимальныхдополнительных геометрических ограничений. Разработан вычислительныйкомплекс, позволяющий получать дополнительные геометрические ограниченияна основе технологических ограничений изготовления компонентов ИС.Результаты работы внедрены в работу АО “Интел А/О”.Степень достоверности научных положений и выводов, полученныхсоискателем, подтверждается теоретическими выкладками и успешнымпромышленным внедрением.Личный вкладВсе основные результаты получены автором лично.

Постановка задачивыполнена совместно с научным руководителем. Автор принимал активноеучастие в разработке архитектуры, реализации, документации и тестированиипрограммного обеспечения, внедрённого в АО “Интел А/О”.Апробация работыОсновные результаты работы докладывались и обсуждались на:конференции “Гагаринские чтения” (г. Москва, 2015); конференции “Проблемыразработки перспективных микро- и наноэлектронных систем” (г. Москва, 2014;г. Москва, 2016); 14th IEEE East-West Design & Test Symposium (Yerevan, Armenia,2016).ПубликацииОсновные результаты по теме диссертации изложены в 8 печатныхизданиях, 6 из которых изданы в журналах, рекомендованных ВАК, 2 — в тезисахдокладов.Объем и структура работыДиссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и одногоприложения.

Полный объём диссертации составляет 159 страниц с 27 рисункамии 5 таблицами. Список литературы содержит 199 наименований.12Глава 1. Анализ методов разработки геометрии структурных компонентовПервая глава диссертации посвящена обзору актуальных проблемматематического и программного обеспечения вычислительных систем,используемых для решения задач оптимизации высокой размерности.Проведено исследование современных тенденций в развитии математическогои программного обеспечения, а также проведен анализ развития декларатиныхтехник программирования и формалных методов.Развитие технологий программирования и математического обеспеченияпозволяют адресовать все более сложные практические задачи.