175000-49-(МКМ) (1088631), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Р
ассчитаем мощность, потребляемую одним ЛЭ, его задержку и напряжение питания:

Для КМОП-схемотехники:

З
ная энергетические параметры одного ЛЭ, определим параметры всей БИС:

Р^мкм = Р_блэ  N₄

I^мкм = I _блэ  N₄

Для ТТЛ-логики:

Р_блэ = 1  ^7/6 = 1.27 мВт

Р_бис = Р_блэ  N₄ = 1.27  10^-3  174930 = 222,45 Вт

Для ЭСЛ-логики:

Р_блэ = 3  ^7/6 = 3.81 мВт

Р_бис = Р_блэ  N₄ = 3.81  10^-3  174930= 667.357 Вт

При анализе параметров рассеиваемой мощности для КМОП, ТТЛ и ЭСЛ видно, что мощность и выше, чем P^КМОП,

при этом возникает не решаемая проблема отвода тепла. Следовательно, в качестве схемотехники СБИС выбираем КМОП технологию.

4. Выбор системы охлаждения МКМ и обоснование требований

к элементам конструкций

Из п.3 известно:

P^МКМ = 26 Вт

Для выбора системы охлаждения воспользуемся отношением

P^МКМ / S  [ P_S ], где

S - площадь корпуса МКМ, равная 7,74²=59,9 см²;

P_S – плотность теплового потока, Вт / см² (выбирается по таблице 2 в зависимости от вида системы охлаждения).

=>26/59,9 =0,434

Табл. 2

Вид Системы Охлаждения Плотность теплового потока, P_s [Вт/см]

Естественная(Воздушная)  0.2

Принудительная воздушная  1.0

Жидкостная система  20

Испарительная система  200

Специальная система >200

Выбераем принудительную воздушную систему охлаждения т.к. 0,434 1.0 выполняется.

Параметры радиатора, необходимого для охлаждения МКМ:

Для отвода тепла необходима площадь S=26/0.2=130см².

Зададимся высотой ребра радиатора 0,8 см. Тогда количество рёбер, необходимых для охлаждения найдём из соотношения S_рад=2 n S_реб. , где n - кол-во рёбер.

Отсюда: n= S/(2 S_реб)=130/(2 0,8 7,74)=10,497 Т.е. число рёбер равно 11.

Шаг расположения рёбер радиатора на устройстве: d=77,4/11=7 мм.

Таким образом, выбранная конструкция радиатора (рис.2) реализует площадь

S_рад=7,74 0,8 11 2=136.22 см², 136.22>130, следовательно, проблема теплоотвода

решена.

5. Описание принципов обеспечения помехоустойчивости конструкции

Обеспечение помехоустойчивости МКМ достигается конструктивными особенностями, среди которых:

• достаточное число контактов земли и питания в кристаллах БИС и МКМ;

• равномерное распределение контактов питания и земли по отношению к сигнальным контактам на корпусе ;

• выбор топологии и трассировки цепей питания в кристалле и на подложке МКМ;

• компоновка и трассировка логических цепей в кристалле и на подложке МКМ;

• развязка цепей питания за пределами корпуса МКМ;

Проведем расчет числа контактов питания и земли в конструкции корпуса МКМ.

Общее число внешних контактов МКМ может быть рассчитано по формуле:

m_общ^МКМ=m_i+m_E0+m_E1

где: m_i – число внешних связей;

m_E0 – число контактов нулевого потенциала Е₀;

m_E1 – число контактов потенциального питания Е_1,

Так как m₄=m_вх4+m_вых4, при этом m_вых4=m₄/(K₄+1), где K₄=m_вх4/m_вых4, можно записать для КМОП (m_E0=m_E1=m_выхi/6) следующую формулу:

m_общ^МКМ=m₄+m₄/(3 (K₄+1))

Подставляя значения из таблицы 1, получим:

m_общМКМ= 836+836/(3 (1+1))=936 шт.;

936 =836+ m_E1+ m_E0 => m_E1= m_E0 =50

Чтобы избежать помех в цепях питания и земли необходимо равномерно распределить контакты цепей по корпусу . Такое размещение представлено на рис.4.

Для обеспечения требований к топологии подложки МКМ, цепи питания и земли выполним сплошными отдельными слоями с перфорацией в соответствукющих местах.

0,13

6

162

162

40

5,14

Рис.2(б). конструктивно – топологический

чертеж кристалла БИС

6. Расчет конструкции коммутационных элементов.

6.1. Результаты исследования параметров кристалла БИС

Результаты сведены в таблицу 6.1:

Параметры устройства: тип устройства: МКМ; схемотехника: КМОП; принцип компоновки: МП

Табл. 6.1

6.2. Расчет среднего числа связей в логической цепи устройства

Расчет производим по формулам (5.6), (5.8), (5.9) и сводим в таблицу 6.2:

Параметры устройства: тип устройства: МКМ; схемотехника: КМОП; принцип компоновки: МП

Шаг размещения кристаллов БИС: 10мм;

Табл. 6.2

6.3. Расчет средних длин связей и средних длин логических цепей

Произведем расчет средней длины связи и средней длины цепи по формулам (6.7)ⁱ и (6.8) и соответственно. При расчете используем интеграцию схемы N_{maxэффект} и максимальную интеграцию БМК N_maxmax, а также значения функционального объема M_i и M_si соответственно.

Размер кристалла L_кр=5,14 мм, коэффициент k=1/3.

Расчет шага размещения структурных элементов на внутренних уровнях компоновки МКМ ведется исходя из максимального числа элементов на текущем уровне M_si и конечных размерах кристалла.

Результаты сведены в таблицу 6.3:

Параметры устройства: тип устройства: МКМ; схемотехника: КМОП; принцип компоновки: МП

Шаг размещения кристаллов БИС: 10мм; Табл. 6.3

6.4. Расчет суммарных длин связей и плотности трасс в конструкциях коммутационных элементов

Характеристики

Список файлов курсовой работы