Введение к работе
Актуальность тэмы
Общие тенденции развития современной микро- и наноэлектроники в настоящее время связаны с прогрессирующими темпами роста сложности разрабатываемых изделий. Следствием этого становится существенное увеличение размерности решаемых задач на всех этапах проектирования. Последние достижения в области интегральной схемотехники и технологии изготовления ИС накладывают дополнительные ограничения качественного характера на процесс топологического проектирования, например, особенности прокладки критических цепей, специфика реализации магистральных соединений, контроль над температурными режимами, широкий набор технологических ограничений и т.д. Это, в свою очередь, еще больше усложняет процесс проектирования.
Решение проблем синтеза топологии СБИС и УБИС непосредственно связано с созданием эффективных средств автоматического проектирования. Существующие автоматические методы, имея реальные преимущества перед интерактивным во времени проектирования, в качестве получаемых решений существенно уступают последним. Таким образом особую актуальность приобретает задача разработки методов автоматического синтеза топологии, обеспечивающих требуемое качество изделия.
Очевидно, что решить проблему роста сложности можно только путем разбиения сложного объекта на части, которые затем обрабатываются проектными процедурами, т.е. представлением сложного объекта в виде иерархически, описанного множества объектов меньшей размерности. Для достижения требуемого качества решений задач синтеза необходимо использовать более эффективные модели процесса, особенно в наиболее «узких местах» маршрута проектирования.
Данная работа посвящена исследованию иерархической модели представления топологии СБИС и разработке эффективных средств проектирования и оптимизации в рамках дзнной модели объекта синтеза
Цели и задачи работы
Целью диссертационной работы является исследование существующих методов и алгоритмов топологического проектирования и разработка новых моделей объектов и процессов оптимального синтеза топологии СБИС в рамках единой иерархической модели.
В ходе выполнения работы были поставлены и решены следующие задачи:
-
Анализ существующих методов и алгоритмов автоматического синтеза топологии для определения возможности их адаптации к условиям единой иерархической модели.
-
Разработка эффективных критериев качества и моделей решения задач синтеза.
-
Разработка алгоритмического обеспечения для решения задач декомпозиции, макротрассировки, детальной трассировки и сжатия объекта синтеза.
-
Разработка программного обеспечения (ПО), его интеграция в иерархическую САПР и исследование эффективности.
Методы исследования
В ходе выполнения работы использовались методы общей алгебры,
теория множеств, теория графо^ janropjiTMb] на графах, методы_
вычислительной геометрии, исследование операций, методы объектно-ориентированного программирования.
Научная новизна результатов работы
-
Предложен новый подход к решению задачи построения дерева иерархии, позволяющий учитывать как связность элементов, так и согласование геометрических форм элементов в блоках.
-
Использование введенного критерия формы позволяет объективно
минимизировать потери площади на этапе построения дерева.
-
Предложена векторная модель решения задач глобальной и детальной трассировки, которая способна выполнять планировку цепей и прокладку трасс с учетом реальной геометрической структуры топологии за относительно небольшой время.
-
Разработана методика двумерного сжатия топологии, основанная на моделировании движения объектов под действием гравитационного поля.
-
Показано, что использование параметрической модели представления топологии, в отличие от символьной, совместно со средствами вычислительной геометрии на этапе детального синтеза позволяет существенно снизить временную и пространственную сложности процесса проектирования.
Практическая значимость результатов работы
Разработанные методы и алгоритмы оптимизации топологии реализованы в виде ПО и интегрированы в качестве подсистемы в САПР АИСТ (Москва, МИЭТ). В состав подсистемы входят:
программа рекомпозиции дерева иерархии;
программа векторной макротрассировки цепей фрагмента иерархии;
программа векторной трассировки цепей фрагмента;
программа силового сжатия фрагмента топологии;
методическое обеспечение по формированию маршрута проектирования.
В результате применения данных средств, улучшение качества выходнси топологии достигло 25-30% по основным параметрам (площадь, длина цепей, число межслойных переходов).
Результаты диссертационной работы применялись:
при выполнении НИР на тему: «Исследование построения многофункциональных схем на основе параллельных вычислительных сред» (ИОС, г.Москва);
при создании подсистемы трассировки цепей матричной БИС (ООО «Ангстрем-РТМ», г.Москва).
Средства разработанной подсистемы САПР АИСТ внедрены в учебный процесс МИЭТ в курс «Автоматизация топологического проектирования БИС».
На защиту выносятся следующие положения:
-
Метод построения дерева иерархии, позволяющий учитывать связность и согласование геометрических форм фрагментов топологии.
-
Векторная модель процессов глобальной и детальной трассировки.
-
Модель сжатия, основанная на моделировании силового поля.
4. Эффективный выбор средств реализации алгоритмов оптимизации
топологии в среде WINDOWS 95/98/NT для персональных ЭВМ.
Структура и объем диссертационной работы
Диссертация содержит введение, пять основных глав с выводами, заключение, список литературы (92 наименования) и приложение. Полный объем работы -170 страниц, в том числе 9 таблиц и 58 рисунков.
