В.М. Микитин, Н.А. Смирнов, Ю.Д. Тювин - Основы компоновки и расчета параметров конструкций (1088651), страница 15

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

Текст из файла (страница 15)

Исходные данные

1. Общий (эффективно используемый) функциональный объем устройства (в ЭЛЭ), а также число элементов на каждом уровне компоновки принимаются такими же, как в Примере 8.1.

2. В устройстве на всех уровнях используется микропроцессорный принцип компоновки элементов.

3. Размеры кристаллов БИС и СБИС и соответствующий им уровень полупроводниковой технологии (длина канала транзистора – ) составляют:

для БИС – = 5,6 мм,  = 1,0 мкм;

для СБИС – = 12,5 мм,  = 0,45 мкм;

4. Трассировка логических связей в конструкциях кристаллов БИС и СБИС выполняется на отдельных (не связанных с p‑n структурами) слоях металлизации, что обеспечивает максимальную плотность размещения структурных элементов в кристалле.

5. Шаг размещения кристаллов и корпусов БИС (с учетом того, что внешние контакты на уровнях компоновки элементов расположены равномерно по всем четырем периферийным сторонам) составляет:

для бескорпусных БИС – = 10 мм;

для корпусных БИС – = 35 мм.

6. Логические элементы в кристаллах БИС и СБИС используются со средней эффективностью, примерно равной 0,5. При этом эффективность использования структурных элементов по уровням компоновки (Э_эi) принять равной:

для i = 1: Э_э1 = 0,7

для i = 2: Э_э2 = 0,8

для i = 3: Э_э3 = 0,9

для i = 4: Э_э4 = 1

7. В качестве необходимых дополнительных исходных данных рекомендуется максимально использовать результаты расчета основных (первичных) и производных компоновочных параметров устройства, полученные в Примерах 8.1 и 8.2.

Решение

1. При расчетах средней длины связи (l_свi) и средней длины цепи (l_цi) на i‑м уровне компоновки устройства использованы формулы (6.7) и (6.8), приведенные в главе 6.

2. Шаг размещения структурных элементов на внутренних уровнях компоновки БИС и СБИС (а_i) определялся исходя из максимального числа элементов на этих уровнях (M_si) и конечных размеров кристалла (L_кр). При этом максимальное значение числа элементов (N_si и M_si) определены с учетом заданной эффективности использования (Э_эi) по формулам:

, .

3. Итоговые результаты расчетов приведены в таблице 8.4.

Таблица 8.4.

Результаты расчета средних длин связей и средних длин логических цепей
для 3‑х вариантов конструкции устройства ЭВМ, использующих 4‑е уровня компоновки элементов и микропроцессорный принцип построения схем.

Продолжение таблицы 8.4.

8.4. Пример расчета суммарной длины связей и плотности трасс в конструкциях коммутационных элементов устройств ЭВМ

Условие задачи:

На основе результатов расчета, полученных в Примерах 8.1, 8.2 и 8.3 для заданных 3‑х вариантов построения устройства ЭВМ, определить расчетные значения суммарных длин связей и плотности трасс в конструкциях коммутационных элементов этих устройств.

Решение

1. Суммарные длины связей в конструкциях коммутационных элементов (кристаллах БИС и СБИС, кремниевой подложке МКМ и МПП ФБ) определялись в отдельности для каждого уровня компоновки устройства (L_свi) по приведенной в главе 6 формуле (6.9) и затем суммировались по коммутационному элементу в целом .

Однако для некоторых коммутационных элементов, в частности, кристаллов БИС и СБИС, характеризующихся наличием ряда компоновочных уровней, суммирование длин связей имеет свои особенности, связанные с учетом (или не учетом) числа внешних связей, количества видов уровней и их входимости в компоновочные уровни более высокого ранга.

Учет числа внешних связей во внутренних уровнях компоновки (напр., в случае СБИС – это уровни i = 1, 2, 3, а в случае БИС – это уровни i = 1, 2) не требуется, т.к. он обеспечивается на последних, завершающих уровнях.

При решении данной задачи суммарная длина связей на i‑м уровне компоновки определялась с использованием выражений:

L_свi = l_свi N_свi – для внутренних уровней БИС и СБИС;

L_свi = l_свi N_свi – для внешних уровней БИС (i = 3) и СБИС (i = 4).

2. Определение суммарной длины связей для каждого отдельного i‑го уровня компоновки в объеме всего коммутационного элемента (в данном случае в объеме всего кристалла) проведено с использованием выражения:

.

3. Общее суммирование длин связей устройства по всем уровням компоновки в объеме всего коммутационного элемента выполнено в соответствии с выражением:

.

4. При определении плотности трасс в коммутационных элементах учитывались следующие значения эффективности их использования (Э_i) в конструкциях:

Э_i = 0,7 – в кристаллах БИС и СБИС;

Э_i = 0,5 – в кремниевой подложке МКМ и МПП ФБ.

5. Плотность трасс в конструкциях коммутационных элементов ( ) определялась по формулам (6.10) и (6.11) с учетом общей суммарной длины связей в коммутационном элементе, его площади и принятой эффективности использования трасс.

6. Результаты расчетов приведены в таблице 8.5.

Таблица 8.5.

Результаты расчета суммарных длин связей и плотности трасс
в конструкциях коммутационных элементов применительно к 3‑м вариантам
построения обрабатывающего устройства ЭВМ.

Продолжение таблицы 8.5.

8.5. Пример расчета трассировочной способности и слойности коммутационных элементов устройств ЭВМ

Условие задачи:

Рассчитать трассировочную способность и основные компоновочные параметры коммутационных элементов (число логических слоев, шаг трассировки проводников металлизации и др.) для 3‑х вариантов конструкции устройства ЭВМ, используемых в предыдущих примерах, а именно: СБИС, МКМ на бескорпусных БИС с кремниевой подложкой и ФБ на корпусных БИС с МПП.

Дополнительные исходные данные и ограничительные условия

Характеристики

Список файлов книги