175000-49-(МКМ) (1088631), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Произведем расчет суммарной длины связей, которая определяется отдельно для каждого уровня компоновки (Lсвi), а затем все длины связей суммируются для кристалла в целом (Lсвкр). Для кристалла БИС, суммирование длин связей имеет свои особенности:
Lсвi=lсвi Nсвi - для внутренних уровней МКМ (i=1,2,3)
Lсвi=lсвi Nсвi – для внешнего уровня (i=4).
Расчет плотности трасс в кристалле (Птркр) производится по формулам
и
с учетом общей суммарной длины связей в
кристалле, его площади и эффективности использования трасс равной 0,7. Результаты расчетов сведены в таблицу 6.4:
Параметры устройства: тип: МКМ; схемотехника: КМОП; принцип компоновки: МП;
Шаг размещения кристаллов БИС: 10мм; Табл. 6.4
i | NS i | MS i | ΣNсв i | Nсв i | ΣLсв i, см | ΣLсв iкэ, см | (ΣL)свкэ, см | Sкэ, см2 | Птркэ, см-1 |
1 | 14,29 | 14,29 | 35,08 | 24,22 | 0,21 | 74,80 | 284,24 | 0,26 | 1538,46 |
2 | 303,57 | 21,25 | 157,20 | 119,65 | 4,53 | 95,11 | |||
3 | 7083,33 | 23,33 | 640,77 | 495,88 | 114,33 | 114,33 | |||
4 | 347083,33 | 49,00 | 5436,26 | 4599,77 | 9951,88 | 9951,88 | 9951,88 | 7,486 | 406,20 |
6.5. Расчет трассировочной способности и слойности коммутационных элементов
При определении трассировочной способности используем ранее рассчитанные значения параметров, а также то, что кристалл МКМ является симметричным (квадратная форма KLi=1) и внешние контакты расположены равномерно по 4-ём сторонам (Cxi=Cyi=1/4).Результаты расчетов сведены в таблицу 6.5:
Параметры устройства: тип устройства: МКМ; схемотехника: КМОП; принцип компоновки: МП
Шаг размещения кристаллов БИС: 10мм; Табл. 6.5
i | Ni | Эi | (ΣL)свкэ, см | (ΣL)тркэ, см | Tкэ, тр | Txкэ, тр | Txкэ`, тр | ΣTxкэ, трасс | Lкркэ, мм | aтр xкэ, мкм | txкэ, тр | tx1кэ, тр | nсл xкэ, тр |
1 | 10 | 0,7 | 284,24 | 406,05 | 790,38 | 395,1 | 72,45 | 467,63 | 5,14 | 10,99 | --- | --- | 1,00 |
2 | 170 | ||||||||||||
3 | 3570 | ||||||||||||
4 | 174930 | 0,5 | 9951,88 | 19903,76 | 2843,3 | 1421, | 418,2 | 1839,9 | 70,00 | 250 | 262 | 20 | 13,14 |
6.6. Расчет основных параметров проводников
Значения проводников в конструкции кристалла определяются по формулам:
ширина - Wпр = aтр / 2,5…3; толщина - hпр =Wпр /8…9.
Принимаем значение коэффициентов 3 и 8 соответственно.
Параметры проводников одного направления (X), полностью совпадают со значениями параметров другого - (Y), поэтому в таблице приведены параметры только для направления (Х).
Результаты расчетов основных параметров проводников сведены в таблицу 6.7:
Табл. 6.7
Элемент | aтр xкэ, мкм | Wпр, мкм | hпр, мкм |
Кристалл БИС | 10,99 | 3,66 | 0,41 |
подложка МКМ | 250 | 83,33 | 9,26 |
По ТЗ: 1 проводник в шаге 0,5 мм(рис.3.а)
0,5

0,25
0,083
(рис.3.а)Трасса логического слоя.
6.7 . Расчет слойности, структуры и выбор числа потенциальных слоев
Шаг размещения трасс по направлениям Х, У составляет атр x = атр y =250 мкм, => на одном слое может быть размещено: Lкр 10-3 / aтр xкэ
10-6 =
=5,14 10-3 / 250
10-6= 0,00514 / 0,00025 = 20,56 трасс, при этом их средняя длинна равна: 20,56
5,14
10-3=0,105678 м.
nсл xкэ
162
0,13
6


Рис.7(а).
6
5,14мм
= txкэ/ tx1кэ = 262/20 = 13,nсл. лог.общкэ = 2 nсл xкэ = 26 слоёв.
nсл.Е1+Е0=26/2=13
nсл.Σ=13х+13у+13Е1+Е0=39 слоёв.
Топология расположения слоёв в подложке (рис. 3.б).
Технологический слой |
Х0 |
У0 |
Е0 |
Х1 |
У1 |
Е1 |
Х2 |
У2 |
Е0 |
Х3 |
У3 |
Е1 |
Х4 |
У4 |
Е0 |
Х5 |
У5 |
Е1 |
Х6 |
У6 |
Е0 |
Х7 |
У7 |
Е1 |
Х8 |
У8 |
Е0 |
Х9 |
У9 |
Е1 |
Х10 |
У10 |
Е0 |
Х11 |
У11 |
Е1 |
Х12 |
У12 |
Е0 |
Рис.3.б
7. Выбор и обоснование общей конструкции МКМ
8. Расчет параметров системного и функционального быстродействия МКМ
Для определений значений схемной задержки (лэ) и входного сопротивления (Rвых) ЛЭ типа КМОП используем эмпирические соотношения, полученные на основе «принципа масштабирования»:
лэ=0,188 0,91 ; Rвых=1200
0,91 , Здесь: = [мкм],лэ = [нс],Rвых = [Ом].
Результаты сведем в таблицу 8.1:
Параметры устройства: тип: МКМ; схемотехника: КМОП; принцип компоновки: МП;
Шаг размещения кристаллов БИС: 10мм; Табл. 8.1
Элемент | τлэ, нс | Rвых, Ом | ρ0Al, Ом·мм | R0, Ом/мм | C0, пФ/мм |
Кристалл БИС | 0,20 | 1297,93 | 0,00 | 20,13 | 0,30 |
подложка МКМ | 0,20 | 1297,93 | 0,00 | 1,68 | 0,15 |
Конструктивная задержка ЛЭ по уровням компоновки (свi) определялась по формуле (7.16) главы 7 по схеме, представленной на стр. 105(кн.в списке лит-ры).
Все цепи кристалла рассматривались применительно к КМОП – элементам как RC – цепи и время задержки сигнала в них (tцi) определялась по формуле (7.20), где средняя длинна логической цепи рассчитывается по формуле (6.8).
При расчете задержки сигнала в логических цепях учитывались ограничения на топологические нормы проектирования МКМ, Исходные данные для получения которых были получены в п. 6.4.
Wпр 1,5 , получим 83,33 1,5
1,09 , т.е. 83,33 1,635 (верно)
hпр 0,2 , получим 9,26 0,2
1,09 , т.е. 9,26 0,218 (верно)
Результаты расчета параметров проводников металлизации и логических элементов представлены в таблице 8.2: