Файл: Кулигин, О. С. Многокристальные интегральные схемы (опыт проектирования).pdf

1.Схемотехнические ограничения

Структура логических схем. На практике степень сложности

большинства конструктивных уровней цифровой аппаратуры опре­ деляется их «контактными возможностями», т. е. плотность разме­ щения контактов выступает более жестким ограничением, чем плотность размещения вентилей. Структуру логической схемы мож­

но представить в виде однородной сети, характеризующейся неко­

торой закономерностью в отношении количества контактов и вен­

задач. Типичные цифровые устройства эквивалентны 3—7 тысячам

но этих параметров должны быть приняты до организации процес­ са проектирования на основе имеющихся возможностей или раз­ личных тактических соображений:

X4 — способ конструктивного оформления микросхем в корпу­ се (рассматривается оформление схем в корпусах с независимой

подложкой) ;

X5 — число слоев пассивной металлизации (двухслойная метал­ лизация);

Хб — тип пассивной металлизации (тонкопленочная металлиза­ ция);

X7 — тип выводов кристалла (гибкие проволочные выводы).

12

3.Технологические ограничения

Конструктивные решения материализуются в аппаратуре за счет

различных технологических операций в условиях некоторого фик­

сированного уровня развития технологии, который может быть описан с помощью системы технологических параметров. Опреде­

ление фактических значении этих параметров связано со значи­

тельными трудностями и требует обработки большого статистиче­

ского материала. Кроме того параметры, характеризующие состоя­ ние технологии, подвержены постоянным временным изменениям, а также изменениям, которые возникают при переходе от одного предприятия к другому.

Задачу проектирования будем рассматривать в условиях не­

13

АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ И КРИТЕРИЕВ

В настоящее время вопрос состоит в том насколько при опре­

деленных условиях МИС выгоднее применять, чем ИС. Ниже при­ водится количественное описание достоинств МИС при принятых

допущениях и ограничениях.

14

Задача сводится к получению выражений для критериев эф­ фективности как функций постоянных и переменных параметровМИС. Такие функции могут быть описаны графически или анали­

тически с помощью вероятностных или-детерменированных выра­ жений.

Ограничимся простейшим случаем, когда надо найти детерми­

нированные аналитические представления для функций эффектив­

ности. Процесс проектирования будем рассматривать как много­

шаговый процесс, на каждом шаге которого принимается решение относительно только одного конструктивного параметра. Это по­

зволяет систематизировать процесс построения функций эффектив­ ности и оценивать на каждом шаге влияние соответствующего па­

раметра на критерии эффективности. Таким образом, задача за­

ключается в нахождении конкретного аналитического вида функ­

ций.

Структура функции стоимости будет иметь аддитивный вид,

так как стоимость готового изделия складывается из стоимости от­

При анализе надежности с помощью величин интенсивностей отка­

зов на каждом шаге процесса учитываются элементы ненадежно­

сти, вносимые принимаемыми решениями, что обеспечивает адди­

тивную структуру функции надежности. Следовательно,

I ʌ (х) ~ λi (xi).

і

Функцию плотности компоновки удобно построить в мультиплика­

тивной форме, так как на каждом шаге процесса можно учесть

во сколько раз уменьшается плотность компоновки в результате

принятия очередного решения. Следовательно,

G(X) = П gi (xi).

І

Все конструктивно-технологические параметры, учитываемые

при построении функций эффективности, установлены в соответ­ ствии с таблицей.

Функции плотности компоновки

Обычно контактные площадки топологии для присоединения-

выводов кристалла, как это показано на рис. 1, располагаются на

сторонах квадрата с равномерным шагом t, определяемым совре­ менным состоянием технологии. На основании рис. 1 площадь, за­

15

нимаемая кристаллом с выводами S может быть представлена от­

ношением

s=(÷+3'),∙

где п — число выводов кристалла.

Рис. 1. Идеализированная топология контактных площадок для кристаллов d 14—16 выводами

Тогда, полагая /ι = 5]∕r х, получим

S = (1,251 1Л7+3 t}

При дальнейшем анализе требуется усредненное значение плот­

(вент/мм2), что соответствует удельной средней площади на один

за счет элементов конструктивного оформления, под которыми по­ нимаются элементы конструкции, требуемые для изготовления и нормального функционирования МИС (например, расстояние от

Í6

края подложки до тонкопленочных элементов на ней, поверхность корпуса, необходимая для выполнения операций по герметиза­ ции и т. д.). При увеличении числа кристаллов в корпусе умень­ шается доля элементов конструктивного оформления, приходя­ щихся на каждый логический вентиль. Это обстоятельство слу­ жит главной причиной, вызывающей увеличение плотности компо­ новки с ростом числа кристаллов (или степени интеграции мик­

росхемы) .

Рис. 2. Характер и типичная величина потерь на элементы

условии, что Saκτ. — площадь, занимаемая кристаллами с вывода­

ми, a S0 — площадь с учетом габаритных размеров корпуса:

где А — размер большей стороны активной площади платы ком­ мутации. Очевидно влияние корпуса на плотность компоновки

уменьшается при увеличении размеров корпуса.

Если X2 = Saκτ.∕s- То при s = 2,2 мм2/вент.

А = ]∕^4,4 X2.

Переходя от функции g<AA) к функции g2(x2}, получим:

17