5.3 Этапы проектирования бис

Проектирование БИС в основном проходит те же этапы, что и проектирование микросхем низкой и средней степени интеграции с учётом ограничений функциональной специализации состава при повышенной стоимости изделий. Кроме этого в проектировании БИС широко используются каталогизированные конструкции функциональной элементной базы разных уровней функциональной иерархии.

Независимо от типа конструктивного и технологического исполнения, в процессе проектирования БИС выделяются этапы:

• оценки функциональной сложности БИС;

• выбора базовых элементов (модулей) принципиально-схемной или функционально-схемной организации;

• структурного и функционального проектирования БИС в выбранном базисе функциональных модулей;

• проектирования принципиальных схем БИС;

• проектирования (или выбора из библиотек) топологических фрагментов базовых функциональных модулей;

• проектирования топологии кристалла (платы) БИС;

• проектирования средств защиты кристаллов (плат конструкции БИС от механических повреждений, защиты от перегрева, влияния влажности и внешних облучений, средств монтажа и электромонтажа в конструкциях последующего ранга;

• проектирования и исполнения конструкторско-технологи-ческой документации БИС;

• проектирования аппаратных и программных средств управления производством и контролем изделий в процессе производства.

Деление на перечисленные блоки преследует цель распараллеливания работ, которые тем не менее взаимосвязаны и требуют совместного решения задач анализа, синтеза и оптимизации. Объёмы работ с увеличением числа объединяемых элементов, как отмечалось, характеризуются значительными затратами времени, и решение задач проектирования опирается на средства комплексной автоматизации процесса и проектирования и производства.

Комплексный характер задач позволяет выделить в полном цикле автоматизированного проектирования БИС совокупность подсистем:

• информационно-логического проектирования;

• схемного проектирования;

• конструкторского проектирования;

• технологического сопровождения производства.

Задачи подсистемы информационно-логического проектирования связаны с выполнением работ первого этапа проектирования в части формулировки принципов построения БИС, алгоритмов ее функционирования и логического описания с различным уровнем детализации.

Задачи подсистемы схемного проектирования соответствуют работам второго — четвёртого из перечисленных этапов. На выходе подсистемы генерируется принципиальная схема БИС с предложениями по «разрезанию» её на части для распараллеливания работ по проектированию конструкции (если в этом есть необходимость). В рамках этой подсистемы вводятся ограничения и генерируются диагностические тесты для контроля соответствия электрических показателей частей и БИС в целом.

Последующие этапы, исключая последний этап, относятся к подсистеме конструкторского проектирования. Конструкторское проектирование сопровождается выпуском конструкторско-технологической документации, необходимой для изготовления БИС. Эта подсистема оперирует требованиями и ограничениями подсистемы схемотехнического проектирования, с одной стороны, а с другой стороны — должна учитывать возможности и ограничения технологии производства объектов конструкции БИС.

Выполнение перечисленных задач опирается на опыт проектирования либо подобных устройств, либо их составных частей, какими являются конструкции базовых модулей состава БИС.

Весьма позитивное значение имеет объективная реальность параллельного развития технических средств вычислительной техники и методов её применения в проектировании и управлении. Унификация конструкций, создание баз данных и архивов позволяют радикально сокращать затраты времени на проектирование и производство новых устройств, встраивая в них приемлемые конструкции из предшествующих проектов. Подобно принципам компиляции символьных представлений в языковых средах программирования вычислительных средств, предложены компиляторы для покрытия электрических принципиальных, функциональных, структурных базовыми топологическими (конструктивными) формами конструктивных единиц (модулей состава). Особо полезной является компиляция в конструктивные формы для регулярных схемных построений, характерных для вычислительных устройств. Преобразование схемных представлений устройств в базисе модулей для исполнения по кремниевой технологии осуществляется так называемыми кремниевыми компиляторами.

Широкое применение компиляторов конструктивных форм позволяет эффективно реализовать новые структурные решения для БИС в пределах применимости выбранного элементно-конст-руктивного базиса.