Выбор производителя заказных микросхем

Выбор производственного маршрута определяется техническими характеристиками разрабатываемого изделия, планируемым объемом выпуска и допустимой себестоимостью кристаллов микросхем. Выбранный маршрут должен обеспечивать заданное быстродействие и потребляемую мощность. Расчет себестоимости ведется с учетом уменьшения площади кристаллов и роста стоимости пластин при уменьшении размеров элементов. На каждом этапе развития производственных мощностей существует диапазон минимальных технологических размеров, обеспечивающих минимальную себестоимость кристаллов в массовом производстве. Для современной микроэлектроники – это диапазон от 0,5 до 0,18 мкм. При меньших размерах (0,13 мкм) стоимость обработки пластин пока еще очень высока и не компенсируется уменьшением площади кристаллов. Для размеров более 0,5 мкм стоимость обработки пластин почти не уменьшается, а себестоимость кристаллов растет. Планируемый объем выпуска определяет максимально допустимые затраты на подготовку производства, которые зависят от стоимости фотошаблонов. Затраты на подготовку производства раскладываются на все проданные микросхемы. Стоимость комплекта фотошаблонов увеличивается примерно в три раза при переходе к технологии следующего поколения для размеров менее 0,5 мкм. Для больших размеров стоимость шаблонов слабо зависит от минимальных размеров. Наибольшее количество новых изделий осваивается на основе технологий с минимальными размерами 0,18 и 0,25 мкм. В ближайшей перспективе (2005 – 2006 гг.) произойдет переход на следующий уровень технологии 0,13 – 0,18 мкм.

Глава 2. Микросистемы в современной электронике

Развитие САПР и методологии проектирования БИС

Проблемы построения САПР. Согласно закону Мура число транзисторов на кристалле растет экспоненциально во времени. С усложнением интегральных устройств растет число требований к их элементам, что приводит к сверхэкспоненциальному росту необходимых вычислений в системе проектирования.

Современная технология полупроводниковых микросхем обеспечивает создание изделий электронной техники, объединяющих на одном кристалле более миллиарда транзисторов. При использовании традиционных методов проектирования для таких ультра БИС потребуются огромные трудовые и вычислительные ресурсы, а также новые программные средства проектирования и очень большие финансовые затраты. Уже на уровне сложности в несколько миллионов транзисторов проявляются ограничения традиционной методологии проектирования, в которой микросхема рассматривается как один объект.

Первая проблема – это проблема больших чисел, т.е. рост объемов вычислений.

Вторая проблема – это усложнение физических процессов (и их расчетов) для нанометровых размеров элементов. Например, квантовые явления и статистический разброс числа легирующих атомов в активных областях транзисторов, дискретный характер электрических зарядов при малых токах.

Третья проблема – человеческий фактор. Разработчикам приходится создавать все более объемные спецификации на проекты. Очень сложно оценить оптимальность полученных решений. Большие объемы вычислений создают и большие массивы результатов. Требуются более высокие уровни описания проектов и представления результатов для управления процессом разработки.

Комплекс этих проблем не может быть решен механически только путем повышения производительности компьютеров и соответствующих программ. Требуется развитие методологии проектирования и иерархическое построение проектов ультра БИС.

Реализуемость проектов. Рост затрат на проекты требует чтобы большая их часть осваивалась в производстве и продавалась. Требуется методика и программы предсказания характеристик устройств, сроков и затрат на разработку, маркетинговые исследования. Сейчас осваивается около одной трети разработок. Время и затраты на разработку стали определяющим фактором при принятии решений.

Снижение затрат. Описание проекта должно осуществляться на самом высоком уровне абстракции. Для реализации проектов потребуются новые системы проектирования. Верхний – системный уровень описания должен осуществляться с использованием языков высокого уровня (Matlab, C, C++, Систем С с соответствующими расширениями). САПР должна поддерживать единство проекта, начиная с системного уровня.

Совместимость технических решений. Совместимость технических решений является необходимой для расширения рынка сбыта. Совместимость должна пониматься и как технологическая, и как совместимость интерфейсов устройств, и как возможность масштабирования и расширения возможностей.

Функциональная верификация проекта. Моделировать все возможные комбинации состояний и переходов в сложной системе невозможно сейчас и не появится возможность в ближайшем будущем. Основное направление – это макетирование устройств или больших блоков с использованием ПЛИС, микропроцессоров или других специализированных микросхем. Специализированные генераторы тестовых задач для макетов должны быть основаны на последовательности случайных чисел. Система макетирования оказывается дешевле, чем моделирование.

Потребуется новая методика оценки результатов верификации при моделировании и макетировании. Поскольку процесс верификации требует много дней непрерывной работы компьютера или макетного стенда, а сбои всегда есть, то критерием годности проекта будет допустимый пороговый уровень ошибок за большой период времени (например, за неделю).

Обеспечение связности сигналов. Работоспособность электронной системы обеспечивается только при определенной последовательности управляющих и информационных сигналов. С увеличением задержек в линиях связи увеличивается и разброс задержек. Последовательность сигналов меняется, что приводит к нарушению алгоритма работы системы.

В СБИС проектирование линий связи между блоками – это отдельный этап проектирования, требующий особого внимания. Развитие систем связи на кристалле очень похоже на развитие систем связи в аппаратуре и идет в направлении создания асинхронных последовательных интерфейсов.

Дата добавления: 2015-10-13