Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства Ачкасов Александр Владимирович

Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства
<
Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ачкасов Александр Владимирович. Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.12 Воронеж, 2006 155 с. РГБ ОД, 61:07-5/1322

Содержание к диссертации

Введение

1. Современное состояние средств автоматизированного проектирования микроэлементной базы и их возможности по учету космического излучения 9

1.1. Виды ионизирующих излучений факторов космического пространства и радиационные эффекты в комплементарных микросхемах 9

1.2. Анализ состояния средств автоматизации проектирования микроэлементной базы космического назначения 17

1.3. Проблемы моделирования воздействия космического излучения на элементную базу. постановка задачи 22

Выводы 31

2. Методика, структура программного обеспечения и обоснование типовых базовых элементов для моделирования радиационных эффектов факторов космического пространства в сапр сквозного проектирования комплементарных микросхем 32

2.1. Методика автоматизированного проектирования микроэлементной базы стойкой к воздействию космического излучения 32

2.2 Структура проблемно-ориентированного программного обеспечения 40

2.3. Определение базовых критериальных элементов и их параметров при воздействии ионизирующего излучения 48

2.4. Расчет дозы при воздействии факторов космического пространства 58

выводы 62

3. Моделирование интегральных ионизационных эффектов в кмоп-изделиях в сапр сквозного проектирования 64

3.1. Общая методология моделирования радиационно-индуцированного накопления заряда в диэлектрике моп-транзистора с учетом влияния полевого оксида 70

3.2. Моделирование накопления заряда в подзатворном диэлектрике транзистора 73

3.3. Моделирование накопления заряда в диэлектрике паразитного транзистора, образованного полевым оксидом на периферии основного n-канального транзистора 98

3.4. Моделирование статических видов радиации на схемотехническом и функционально-логическом уровнях 107

Выводы 114

4. Особенности построения, интеграции в сапр сквозного проектирования и эксплуатации разработанных средств 116

4.1. Структура, особенности построения разработанных средств и их интеграция в сапр сквозного проектированиямикросхем 116

4.2. Оценка точности и эффективности разработанных средств 122

4.3. Методическое обеспечение и результаты внедрения 130

Выводы 139

Литература

Введение к работе

Актуальность темы. Расширение сферы применения элементной базы в различных системах управления и контроля на космических летательных аппаратах требует создания целого класса радиационно-стойких микросхем. При этом основной проблемой является возможность моделирования радиационных эффектов в процессе проектирования.

Для этого используются различные математические модели радиационных эффектов в зависимости от вида воздействия и иерархического уровня проектирования. Отметим, что эти модели постоянно совершенствуются. Это связано с несколькими причинами: постоянно уменьшаются проектные нормы и степень интеграции изделий, пересматриваются требования по составу и параметрам ионизирующий излучений (ИИ), связанные как с уточнением реальной радиационной обстановке, так и с введением новых видов излучения, зависящими от изменения условий эксплуатации.

В настоящее время моделирование радиационных эффектов требует существенной коррекции, обусловленной тем, что в электронной промышленности произошли коренные преобразования, связанные с резким уменьшение проектных норм, созданием сверхбольших интегральных микросхем (СБИС), включая современные системы на кристалле (СнК), что привело к усилению влияния физических процессов, в том числе и радиационного характера, которые ранее или не проявлялись, или их влияние было пренебрежимо мало.

Кроме того, изменение орбиты полетов космических летательных аппаратов связанные с планированием долгосрочных космических экспедиций, ужесточение требований по надежности и продолжительности функционирования аппаратуры в условиях ионизирующего излучения космического пространства привели к изменению параметров известных и появлению новых видов радиационных воздействий.

Поэтому известные программные комплексы, системы и подсистемы, предназначенные для автоматизированного проектирования элементной базы с учетом радиационных воздействий потребовали пересмотра физических

процессов, уточнения существующих и создание новых моделей радиационных эффектов, разработки алгоритмического и программного обеспечения.

Таким образом, для создания радиационно-стойких ИМС в области теории и разработки САПР были выдвинуты актуальные задачи, которые потребовали комплексного подхода к их решению, начиная от совершенствования физических моделей процессов и заканчивая математическим обеспечением и программной реализацией.

Диссертация выполнена по программам важнейших работ Министерства образования и науки по планам НИР и ОКР ФГУП НИИЭТ: «Салон», «Форзац», «Разводчик», «Танк-5», «Трикута», «Истра-7» и др., а также в соответствии с межвузовской научно-технической программой И.Т.601 «Перспективные информационные технологии в высшей школе» и научному направлению Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) «Разработка средств автоматизации управления и проектирования (в промышленности)», «Разработка математического обеспечения проектирования СБИС двойного назначения» № ГР 1528/100031.

Цель работы состоит в создании комплекса методов, моделей, алгоритмов и программных средств моделирования радиационных воздействий статического характера космического пространства для проектирования специализированных КМОП СБИС.

Для ее достижения необходимо решить следующие задачи:

  1. Провести анализ современного состояния средств автоматизации проектирования, определить проблемы и направления их развития;

  2. Сформулировать требования, целевые задачи и методику проектирования специализированных КМОП СБИС космического назначения;

  3. Обосновать выбор структуры проблемно-ориентированной программной платформы автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС космического назначения;

  1. Разработать математические модели и алгоритмы моделирования радиационных физических процессов в активных компонентов СБИС при воздействии факторов космического пространства;

  2. Разработать алгоритмическое обеспечение расчета деградации параметров типовых элементов и провести программную реализацию разработанных средств и их интеграцию в единую программную среду проектирования КМОП СБИС космического назначения;

  3. С помощью разработанных средств разработать типовую библиотеку элементов КМОП СБИС, на основе которой провести проектирование радиа-ционно-стойких микросхем, и таким образом, провести опытную эксплуатацию предложенных средств и оценить экономическую эффективность.

Методика исследования. Для решения поставленных задач использованы: теория вычислительных систем, автоматизации проектирования, физические методы исследования поведения микросхем в условиях ИИ, элементы теории системного анализа, методы вычислительной математики, прикладной статистики. А также теория построения программ; методы модульного, структурного и объектно-ориентированного программирования; имитационное, структурное, и параметрическое моделирование; экспертные оценки, вычислительные эксперименты.

Научная новизна. В результате проведенного исследования получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

методика автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС космического назначения, отличающаяся возможностью проектирования долговременных радиационных эффектов космического характера для современных изделий микроэлектроники в соответствии с КГС «Кмимат-7», обеспечившая автоматизацию и унификацию всех процедур проектирования и заложившая основу создания единого информационного пространства;

математические модели деградационных процессов в полупроводниковых структурах, позволяющие учесть радиационные эффекты субмикронных

технологий высокой степени интеграции для комплекса воздействующих факторов космического характера в соответствии с КГС «Климат-7»;

математические модели прогнозирования поведения типовых элементов КМОП СБИС, отличающиеся возможностью моделирования радиационных эффектов космического излучения на основе эквивалентности их воздействия с учетом конструктивно-технологических решений, универсальностью и адекватностью описания их характеристик на всех этапах иерархического процесса проектирования;

алгоритмы прогнозирования работоспособности СБИС в условиях ИИ космического характера и программное обеспечение автоматизированного определения показателей стойкости, а также их зависимостей от уровней воздействующих факторов ИИ.

Практическая значимость и результаты внедрения. На основе предложенных решений созданы и внедрены программные средства комплексного проектирования КМОП СБИС, применяемых в аппаратуре космического характера в ФГУП НИИЭТ (г.Воронеж).

Разработанный комплекс методов, моделей, алгоритмов и программное обеспечение позволяют существенно расширить класс решаемых прикладных задач по радиационной стойкости. Основной практический вывод диссертационной работы заключается в создании средств проектирования современной высокоинтегрированной элементной базы, учитывающих статические виды радиации космического характера, реализованные на единой методологической платформе, что позволяет распространить их на предприятиях аналогичного профиля.

На основе предложенных средств создана типовая библиотека элементов радиационно-стойких СБИС, которая позволила осуществить проектирование нескольких серий современных СБИС.

Полученные результаты позволили создать программно-аппаратные комплексы, которые эффективно используются для проведения лабораторных работ, курсового и дипломного проектирования, подготовки аспирантов,

соискателей, а также для непрерывной переподготовки специалистов в ВГТУ на кафедре САПР.

Апробация работы. Научные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и совещаниях по выполнению НИР и ОКР на предприятиях электронной промышленности.

Основные результаты работы докладывались на: международных научно-технических конференциях «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий» (Москва 2005, 2006); «Математические методы в технике и технологиях» (Воронеж, 2006); «Высокие технологии энергосбережения» (Воронеж, 2006); «Современные проблемы создания технических средств противодействия терроризму и преступности» (Воронеж, 2006); российских конференциях ««Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, 2005, 2006);Стойкость-2006» (Москва, 2006).

Публикации результатов работы. По теме диссертации опубликовано 21 печатная работа, включая 4 работы, опубликованные в журналах рекомендованных ВАК, монографию.

Девять работ написаны без соавторов. В работах выполненных в соавторстве автору принадлежит более 50% процентов материала по основным научно-техническим решениям и эффективности их реализации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников. Материал диссертации изложен на 154 страницах

Виды ионизирующих излучений факторов космического пространства и радиационные эффекты в комплементарных микросхемах

Космические аппараты (КА) в течение срока своего существования подвергаются воздействию различных факторов космического пространства (КП). Согласно современным представлениям основными факторами космического пространства способными повреждать радиоэлектронную аппаратуру (РЭА) КА являются: [1-5]: ионизирующее излучение (ИИ); космическая плазма; тепловое излучение Солнца, планет и космического пространства; невесомость; собственная внешняя атмосфера; микрометеориты; космический вакуум; замкнутый объем.

Ионизирующее излучение состоит из потока первичных заряженных ядерных частиц (электроны, протоны и тяжелые заряженные частицы (ТЗЧ)), а также вторичных ядерных частиц — продуктов ядерных превращений, связанных с первичными частицами. Основные эффекты воздействия ИИ на РЭА связаны с ионизационными и ядерными потерями энергии первичных и вторичных частиц в активных и пассивных областях полупроводниковых приборов (ПП) и интегральных схем (ИС), входящих в состав РЭА. Эти эффекты могут вызвать параметрический отказ ПП и ИС вследствие накопле ния дозы ИИ, а также возникновение одиночных сбоев и отказов от воздействия отдельных высокоэнергетических ядерных частиц. Кроме этих эффектов также может наблюдаться: изменение прозрачности оптических сред (радиационное окрашивание и растрескивание оптических стекол); световые помехи в оптико-электронной аппаратуре вследствие радиолюминесценции и воздействия ядер космических излучений в оптических деталях; пробой и растрескивание изолирующих материалов вследствие электризации диэлектриков и протекания радиационно-стимулированных химических реакций; уменьшение мощности источников питания из-за деградации солнечных батарей.

Влияние космической плазмы проявляется через электризацию диэлектрических защитных и термоизолирующих покрытий. При достижении критического заряда происходит внутренний локальный электростатический пробой, который может привести к непосредственному отказу или сбою прибора [6-8]. Кроме того, возможен косвенный эффект, вызванный действием электромагнитного поля, возникающего при пробое.

При воздействии теплового излучения Солнца, а также при попадании в зону тени от других объектов, происходит неравномерный разогрев конструкций КА, приводящий к значительным циклическим изменениям температуры поверхности КА. В результате возникают температурные градиенты, которые могут приводить к возникновению термомеханических напряжений и термо-э.д.с. Кроме того, температурные эффекты приводят к изменению характеристик ПП и ИС, входящих в состав РЭА КА.

Из-за действия невесомости ухудшается тепловой режим работы РЭА, так как отсутствует конвекционный съем тепла с нее.

Воздействие микрометеоритов приводит к механическим повреждениям внешней поверхности приборов. Наиболее существенно этому воздействию подвержены солнечные батареи.

Влияние замкнутого объема проявляется в виде отсутствия привычной шины земли, вследствие чего общий потенциал колеблется, а протекание по верхностных токов по поверхности КА может служить дополнительным источником возникновения сигналов помех.

Таким образом, на функционирование РЭА КА воздействует много различных факторов, каждый из которых может вызвать сбой или отказ всей системы, и в общем случае необходимо принимать во внимание все действующие факторы, однако влияние двух первых из перечисленных выше факторов (ионизирующее излучение и космическая плазма) доминирует. В настоящей диссертационной работе будут рассмотрены эффекты, вызванные действием проникающей радиации КП. По этой причине радиационные условия в космическом пространстве следует рассмотреть несколько подробнее. Основными источниками ИИ в космическом пространстве являются [9,12]: - электроны и протоны радиационных поясов Земли (РПЗ); - солнечные космические лучи (СКЛ); - галактические космические лучи (ГКЛ).

Оценке радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве уделялось значительное внимание уже с первых лет освоения космического пространства. На базе наборов данных, полученных с ряда спутников, были построены различные модели, описывающие радиационную обстановку [10-13]. Вследствие того, что все области радиационного окружения непрерывно изменяются, ни одна из существующих моделей не является полностью всеохватывающей.

Модели, как правило, строятся при следующих предположениях [14-16]: - потоки частиц представляются как всенаправленные (изотропные); - орбитальная интеграция представляется для различных высот и углов наклонения;

Методика автоматизированного проектирования микроэлементной базы стойкой к воздействию космического излучения

Известно, что мировая практика в области проектирования и производства СБИС претерпела существенные изменения. В настоящее время произошло разделение труда и специализация предприятий электронной промышленности. В результате снизился уровень капиталовложений, а также время проектирования и производства продукции.

Теперь предприятия электронной промышленности стали взаимно пользоваться услугами интеллектуальной собственности (технологическими маршрутами, библиотеками элементов, конструкциями схем, шаблонов, стандартизированных спецификаций и т. д.), а также передавать их третьей стороне

Такая технология привела к изменению методики проектирования СБИС. Рассмотрим ее более подробно.

В настоящее время процесс автоматизации проектирования осуществляется с использованием традиционного способа «сверху-вниз», однако в него внесены существенные изменения, связанные с созданием библиотек элементов как конечного продукта и учета радиационных эффектов (для микросхем военного или двойного применения).

Процесс проектирования проходит все традиционные стадии: поведенческую, функционально-логическую, схемотехническую, топологическую [71-74].

Задача создания библиотеки элементов можно рассматривать как задачу проектирования базового ядра изделия, что является инвариантной (ба зовой) частью. Затем на ее основе можно создавать различные модификации микросхем, которая выполняется на основе типовых элементов составляющих базовое ядро, что можно рассматривать как сменную часть. Такой процесс обеспечивает создание широкой номенклатуры КМОП СБИС в относительно короткие сроки,

Таким образом, на начальным этапе проектирования при создании базового ядра КМОП БИС определяются типовые стандартные двоичные элементы (И-НЕ, ИЛИ-НЕ, триггеры и др.), логический и схемотехнический базис их построения, который состоит их набора типовых элементов, формирующих библиотеку. Затем осуществляется моделирование на различных иерархических уровнях, и запись в библиотеку.

Далее на основе стандартных типовых элементов проектируются базовые элементы КМОП СБИС двойного назначения, представляющие собой большие законченные функциональные блоки (ОЗУ, дешифраторы, счетчики, регистры, АЛУ и др.), вплоть до СФ-блоков, представляющих собой комплектование ОЗУ, АЛУ, регистров и т.п., которые также отрабатываются на всех уровнях процесса проектирования и уже они являются основой проектирования микросхем.

Для проектирования базовых элементов КМОП СБИС двойного назначения с учетом радиационных воздействий предложена следующая методика [71-76] (рисунок 2.1). на системном уровне: - проводится выбор оптимальной логической структуры. При этом применяется алгоритм минимизации покрытия логических функций. - выполняется анализ микросхемы на тестопригодность, - поведенческое моделирование, на функционально-логическом уровне: - синтез логической схемы, - предварительная логическая верификация, - преобразование логического базиса в схемотехнический на схемотехническом уровне: - синтез электрической схемы, - моделируются статические и динамические характеристики элементов с учетом радиационных воздействий, вновь на функционально-логическом уровне: - синтез логической схемы , - логическая верификации, - моделирование неисправностей стандартных функциональных блоков с учетом реальных статических и динамических характеристик типовых логических элементов с учетом радиационного воздействия, - генерация тестов, -анализ дефектов, формирование библиотеки типовых элементов.

На основе сформированной библиотеки базовых элементов осуществляется проектирование конкретной микросхемы. Для этого проводится синтез логической схемы, разрабатываемого изделия, затем формируется топология, которая передается на кремниевую фабрику для производства СБИС. Рассмотрим эти этапы более подробно. Системный уровень

Проектирование начинается с формулирования технических требований на системном уровне. После проверки реализуемости технических требований выполняется моделирование объекта на поведенческом уровне. В ходе проведенного анализа выявляются макромодули, с помощью которых описываются все характеристики и функциональные возможности схемы. Затем осуществляется функциональный синтез системы и определяются функциональные взаимосвязи между ее макромодулями. Другими словами проектируется архитектура СБИС, где учитываются все особенности работы СБИС в конечном устройстве (классе устройств).

Общая методология моделирования радиационно-индуцированного накопления заряда в диэлектрике моп-транзистора с учетом влияния полевого оксида

Для структуры, изображенной на рисунке. 3.3, вследствие накопления положительного заряда в диэлектрике могут образоваться следующие инверсные каналы утечек: канал утечки на периферии n-канального транзистора; канал утечки между стоком n-канального транзистора и п-карманом; канал утечки между истоком n-канального транзистора и п-карманом. Канал утечки на периферии n-канального транзистора моделируется на схемотехническом уровне путем введения в электрическую схему КМОП-ключа паразитного «-канального транзистора, включенного параллельно основному «-канальному транзистору. Затвором данного паразитного транзистора является шина затвора основного транзистора, расположенная над LOCOS или STI, а стоком и истоком являются соответственно стоковые и ис-токовые области основного «-канального транзистора.

Канал утечки между «+-стоком и «-карманом можно смоделировать на схемотехническом уровне также путем введения паразитного «-канального транзистора. Поскольку в КМОП-ключе стоки «- и / -канального транзисторов соединены между собой, то над полевым оксидом, разделяющим эти области, может быть расположена шина металлизации, связывающая стоки транзисторов в КМОП-ключе. Эта шина, по сути дела, является выходом КМОП-ключа и слулшт затвором паразитного «-канального транзистора, обусловленного каналом утечки рассматриваемого типа. Истоком паразитного транзистора служит стоковая область основного «-канального транзистора, а в качестве стока выступает «-карман (то, что стоком является именно «-карман, следует из тех соображений, что потенциал этой области выше, чем потенциал стока «-канального транзистора, поскольку на «-карман подан потенциал непосредственно от источника питания). Таким образом, паразитный «-канальный транзистор, моделирующий влияние утечек рассматриваемого типа, имеет затвор и исток, соединенные с выходом КМОП-ключа; сток, соединенный с источником питания и заземленную подложку (в качестве подложки выступает р-область кремния, лежащая под полевым оксидом, в которой может образоваться инверсный канал утечек).

Канал утечки между истоком «-канального транзистора и «-карманом можно смоделировать на схемотехническом уровне путем введения паразитного «-канального транзистора, стоком которого является «-карман (опять же по той причине, что на эту область подано напряжения питания), а истоком — «+-исток основного «-канального транзистора. Затвор данного паразитного транзистора может быть плавающим, поскольку непосредственно над областью полевого диэлектрика, разделяющего исток «-канального транзистора и «-карман, может не быть шин металлизации. Данный транзистор включается в цепь питания (на сток подано напряжение питания, исток и подложка заземлены).

Наибольшее влияние на характеристики «-канального транзистора и КМОП-ключа в целом при радиационном облучении будет оказывать паразитный транзистор, образующийся на периферии основного «-канального транзистора. Возможное влияние утечек двух других типов как правило устраняется путем создания в /?-кремнии под полевым диэлектриком охранных //-областей, что существенно затрудняет инверсию вследствие накопления в оксиде положительного заряда (или даже практически исключает ее). Из этих соображений утечки данного вида будут исключены из последующего рассмотрения, и влияние накопления заряда в полевом оксиде будет учтено только на периферии основного «-канального транзистора.

Методология моделирования накопления заряда в диэлектрике МОП-транзистора с учетом эффектов в полевом оксиде в данном случае сводится к следующему.

Во-первых, моделируется накопление заряда в подзатворном диэлектрике без учета влияния эффектов на периферии транзистора. Данная модель строится аналогично тому, как это делается для дискретных МОП-структур.

Во-вторых, моделируется накопление заряда в диэлектрике паразитного транзистора на периферии основного и-канального транзистора. Данная задача представляется более сложной, поскольку приходится иметь дело с более сложной геометрией затворной системы (в качестве подзатворного диэлектрика выступает либо «птичий клюв» на краю LOCOS, либо край STI-изоляции).

В-третьих, рассчитываются параметры основного и паразитного транзисторов с учетом накопления заряда в диэлектрических слоях при радиационном облучении, после чего с помощью схемотехнических расчетов определяются суммарные характеристики этих транзисторов при их параллельном включении (соединяются выводы истоков, стоков, затворов и подложки, (рисунок 3.5).

Структура, особенности построения разработанных средств и их интеграция в сапр сквозного проектированиямикросхем

Для проектирования микросхем, стойких к факторам космического характера разработана проблемно-ориентированная подсистема [94], позволяющая учесть радиационные эффекты космического происхождения. На рисунке 4.1. представлена структура САПР сквозного проектирования микросхем космического назначения и место в ней данной подсистемы, а на рис.4.2 показана структура самой подсистемы расчета статических радиационных воздействий космического характера.

При разработке основное внимание уделялось созданию математических моделей, позволяющих учесть ионизирующее излучение, а для решения задач собственно моделирования на различных уровнях адаптированы известные средства поведенческого, функционально-логического и генерации тестов, схемотехнического, топологического проектирования.

При адаптации указанных средств проведена их модификация с целью повышения их эффективности и в первую очередь снижение вычислительных затрат при расчете для обеспечения решения задач моделирования базовых элементов "в реальном масштабе времени" (под "реальным масштабом времени" здесь понимается соизмеримость с временем анализа пользователем-системотехником варианта решения, предлагаемым ЭВМ).

Основными этапами моделирования САПР сквозного проектирования являются: - поведенческое, которое представлено тремя основными модулями, позволяющими минимизировать покрытие логической функции, проводить анализ тестопригодности и проводить собственно поведенческое моделирование с верификацией проекта; - функционально-логическое, состоящее из программных компонентов минимизации аппаратных затрат, моделирование работы изделия в статическом и динамическом режимах, поиска и анализа дефектов, генерации тестов; - схемотехнического, которое содержит программы схемотехнического анализа, смешанного моделирования и программ, позволяющих учесть радиационные эффекты. - топологическое, состоящее из программ автоматизированной разводки и анализа RC - цепей.

Поведенческое моделирование позволяет работать с сложными функциональными блоками на системном, архитектурном, регистровом, поведенческом, логическом уровнях и их комбинаций при дискретном изменении модельного времени. Данные средства обладают высокой эффективностью, время моделирования функциональных блоков сложностью до 1000 компонентов составляет не более нескольких минут.

Функционально-логическое моделирование позволяет снизить аппаратные затраты, которые особенно важны при проектировании схем, стойких к радиационному воздействию, так как именно в них сосредоточено наибольшее число элементов по сравнению с гражданскими изделиями. Это обстоятельство связано с тем, что радиационно-стойкие изделия содержат массу дополнительных элементов, обеспечивающих необходимую изоляцию для нейтрализации радиационных эффектов.

Средства моделирования на данном уровне основаны на использовании событийного интерпретативного алгоритма логического анализа с совмещенным принципом моделирования неисправностей, который используется также в программных блоках моделирования неисправностей и направленных методов генерации тестов в блоке. В блоке генерации тестов используются как случайные методы, так и направленные методы генерации тестов, которые подробно рассмотрены в работе.

Для анализа тестопригодности базовых элементов используется алгоритм экспресс-анализа, в котором предусмотрен расчет семи количественных показателей для каждой линии схемы: 0 и 1 - комбинационные и последовательные управляемости; комбинационная и последовательная наблюдаемость; тест-наблюдаемость.

Моделирование на схемотехническом уровне позволяет проводить все виды анализа с помощью Spice подобных программ. Важным показателем ускорения моделирования является использование программ смешанного моделирования, которые могут по отдельности проводить моделирование фрагментов микросхемы.

Топологический уровень проводит стандартный анализ по влиянию элементов друг на друга и расчет КС характеристик. Для возможности анализировать аналоги на данном уровне предусмотрено использование программ, позволяющих восстановить топологическую схемы с фотографических изображений.

Система проектирования содержит базу данных и использует графический редактор. Графический редактор включает большое количество программ построения и редактирования базовых фигур, формирование библиотеки графических моделей типовых элементов, групповых операций, управление изображением, а также вспомогательных процедур.

База данных и лингвистические средства системы обеспечивают ей функциональную полноту в рамках сквозного цикла проектирования, позволяют производить описание данных о схеме и её синтез в естественной наглядной форме, совмещенную графическую интеграцию моделей базовых элементов, внешних воздействий и результатов моделирования на всех этапах моделирования.

Центральным звеном средств моделирования является монитор системы, с помощью которого осуществляется взаимодействие всех программных модулей системы, в том числе и с операционной системой.

Похожие диссертации на Разработка средств автоматизации проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации космического пространства