Введение к работе
Актуальность. Требования миниатюризации, предъявляемые к современной радиоэлектронной аппаратуре, приводят к необходимости разрабопш ее узлов в мнкроэлектронном исполнении в виде гибридных интегральных схем, микросборок, больших интегральных схем, микроб-леков. Такие млкроэлектронные устройства имеют малые размеры, массу, стоимость, обеспечивают высокую плошоегь компоновки, используются для создания быстродействующей аппаратуры различного функцио-нілміого назначения. Однако данные качества МЭУ делают все более актуальней задачу обеспечения нормального теплового режима микроэлектронных устройств, так как рост степени интеграции МЭУ ведет к увеличению плотности выделяемой тепловой мощности и, соответственно, возрастанию температурных нагрузок. Поэтому в состав САПР МЭУ должна входить подсистема геплофшнческог'о проектирования, выполняющая моделирование и оптимизацию теплового режима МЭУ и позволяющая избежать ошибок в схеме и конструкции вследствие недостаточного учета тепловых воздействий и получить необходимую надежность устройств при сокращении сроков разработки и финансовых затрат.
Постоянное изменение объектов проектирования ставит вопрос о наличии в составе подсистем геплофизнческого проектирования тсплофизи-ческлх моделей, адекватных как существующим, так и принципиально новым конструктивно-тепловым структурам разрабатываемой аппаратуры зі обеспечивающих необходимую точность получаемой информации. Подобные теплофнзнчесюіе модели из-за сложности объектов проектирова-гаш могут быть сформированы при приемлемых временных затратах только автоматизігрованно.
Эффективное решение вопроса обеспечения заданного теплового реікнма предполагает обязательный учет е процессе конструктивного синтеза различных тепловых критериев, для чего следует разработать средства, позволяющие осуществлять выбор тепловых критериев в зависимости от выполняемой МЭУ функции, особенностей конструкции и схемотехники.
Таким образом, актуальность диссертационной работы заключается в необходимости разработки методов и алгоритмов автоматизированного формирования теплофизігчесішх моделей МЭУ, направленных на получение конструкций, оптимизированных по тепловым критериям, н созданіпі на этой основе программно-методического комплекса (ПМК) автоматизированного формирования теплофизігчесішх моделей в подсистеме геллофизического проектирования МЭУ. Работа выполнялась з соотвегсгвіпі с комплексной программой ГКНТ и АН СССР 0.80.02 (задание 35.01.03), межвузовской целевой программой САПР Минвуза РСФСР КНП-2000 "Повышение качества и надежности продукции, про-
граммного обеспечения ЭВМ и' технических средств обучения", основ
ным научным направлением ВГТУ "Исследование и разработка САПР,
роботов и ГЛП". '
Целью работы является создание средств автоматизированного формирования теплсфизических моделей МЭУ из типовых тепловых моделей и информации, посг/пающей от проектировщика, и разработка на их основе программно-методического комплекса, обеспечивающего высокую эффективность теплофизического проектирования.
Для достижения поставленной пли решались следующие задачи:
анализ способов получения геплофизических моделей и структуры подсистемы теплофизического проектирования как основ ее эффективности;
разработка структуры процесса автоматизированного формирования геплофизической модели МЭУ;
выбор методов идентификации параметров элементарных тепловых .моделей МЭУ в условиях температурного воздействия;
разработка алгоритма и процедур автоматизированного формирования теплофизическнх моделей МЭУ с использованием празил продукция качестве основы интеллектуального выбора моделей;
создание средств выбора тепловых критериев с учетом типа разрабатываемого МЭУ, выполняемой им функции и схемотехгагческого решения, позволяюиріх получать конструкции МЭУ с заданным тепловым ро-кимом на основе предложенных процедур синтеза геплофнзігческой ЇЇО-доли МЭУ;
разработка структуры программно-методического комплекса автотза-тплированного формирования геплофизической модели в подсистеме теплофизического проектирования конструїщий МЭУ;
создание информационного и программного обеспечешш программно методического комплекса автоматизированного формнровазшя тепко-фпзической модели в подсистеме теплофизического проектирования и его апробация.
Методы исследования основываются на теории искусственного йііі^ллекта и нечепазх множеств, методах математической физики, вы-чз;длительной математики, параметрической идентификации, ошимиза-цг:;<, структурнбго и объектно-ориентированного программирования.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Предложены методы и алгоритмы автоматизированного построо' пня тепловых и математических моделей МЭУ, использующие экспертную систему и продукционную форму представления знаний в качество основы интеллектуального синтеза моделей и отличающиеся возможнее^» выбора точности расчета.
2. Определена двухуровневая структура базы знаний, состоящая из
описания предметной области в виде фреймов и правил продукции,
управляющих процессом автоматизированного формирования моделей,
» разработаны правила примешімости элементарных тепловых моделей к проектируемым конструкциям МЭУ и сформгрованы структуры фрей-маа-пратогипов, позволяющих описывать конструкцию МЭУ.
-
Разработаны методы выбора тепловых критериев, отличающиеся комплексным подходом к учету особенностей конструкций и схемотехники проектируемого устройства, взаимосвязи тепловых и электрических параметров. <>
-
Разработана структура ПМК автомапізированного формирования теплофизических моделей МЭУ, отличающегося возможностью проектирования как имеющихся, так и принципиально новых типов микроэлен-троинъзх устройств, и позволяющего создавать конструкции МЭУ, полностью удовлетворяющие заданному тепловому режиму.
Практическая ценность работы заключается в следующем: использование предложенных методов и алгоритмов формирования теплофизических моделей МЭУ позволяет разрабатывать новые высоко-эффективные средства теплофизического проектирования, удовлетворяющие современным требованиям, и дает возмолшость проектировать всо типы МЭУ с выесюгм качеством и малыми времетгыми затрата
создание программного и информационного обеспечения ПМК автоматизированного формирования теплофизическихмоделей МЭУ и подсистеме теплофизического проектирования САПР.
Разработанный проіраммно-мегодический комплекс внедрен на гфгдприятиях- электронной промышленности (НПО "Электроника", ОКБ при'заводе "Процессор") для разработки БИС и узлов на печатных платах, что позволило сократить сроки проектирования и повысить качество изделий (экономический эффект от .внедрения составил 305.04 ляс. руб. в ценах 1990 - 1992 г.); а также используется в учгбном процессе в ВГТУ. Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.
Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось и обсуждалось на следующих научно-технических конференциях и семинарах: всесоюзной школе-семинаре молодых ученых "Машинная графика и автоматизация проектирования в радиоэлектронике", г. Челябинск, 1990 г.; всесоюзной школе-семинаре молодых ученых "Разработка и эксплуатация САПР в радиоэлектронике", г. Челябинск, 1991 г.; всесоюзной .конференции "Перспективы развития и применения средств вычислительной техники для моделирования и автомапізированного исследования", г. Москва, 1991 г.; всесоюзном совещанин-сечинар.; "Интерактивное проектирование технических устройств и актом an'.пі'Л^ ванных систем на ПЭНМ", г Воронеж, )')! г.; роат.гекоч гої'.ешлічм
семинаре "Методы оценки и повышения надежности РЭС, г, Пенза, 1991 г.; российском совещании-семинаре "Оптималыюе проектирование технических устройств и автоматизированных систем", г. Воронеж, 1992 г.; всероссийском совещшши - семинаре "Математческое обеспечение высоких технолопій п технике, образован,... и медицине", г. Воронеж, 1994 -1995 гг.
Публикации. По материалам диссертации опубликован э 12 печатных работ.
Структура и объем работ'!. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенны.: на 164 страницах машине тісного текста и содержащих 24 рисунка, списка использованных источников, включающего 101 наименование, и 11 приложений.
