Планирование периферии кристалла в Планирование периферии кристалла в составесоставе САПР для реализации САПР для реализации

технологии корпусирования ИС технологии корпусирования ИС методом монтажа объемными методом монтажа объемными

выводамивыводами

(FCP Die Planer)(FCP Die Planer)

Магистерская диссертация студента ФРТК 218 гр.Магистерская диссертация студента ФРТК 218 гр.Федоткина Алексея Сергеевича Федоткина Алексея Сергеевича

Московский Физико-технический институт Московский Физико-технический институт (государственный университет) (государственный университет)

Москва Москва ●● Июнь 2008 Июнь 2008

Технологии монтажа кристалла в корпусТехнологии монтажа кристалла в корпусПроводной монтаж (Wires Bonding)Проводной монтаж (Wires Bonding)

контакты кристалла могут быть размещены только по контакты кристалла могут быть размещены только по периметру кристаллапериметру кристалла;;

отлаженная технология, есть САПР, рекомендации отлаженная технология, есть САПР, рекомендации проектирования, технологические ограничения, стандартыпроектирования, технологические ограничения, стандарты..

Монтаж объемными выводами Монтаж объемными выводами кристалла на коммутационную плату кристалла на коммутационную плату корпуса (Flip-Chip) корпуса (Flip-Chip) контакты кристалла могут быть размещены по всей контакты кристалла могут быть размещены по всей

поверхности кристаллаповерхности кристалла;; более новая технология, практически нет САПР, стандартов, более новая технология, практически нет САПР, стандартов,

недостаточно рекомендаций проектирования, технологических недостаточно рекомендаций проектирования, технологических ограничений.ограничений.

Монтаж объемными выводами кристалла Монтаж объемными выводами кристалла на коммутационную плату корпусана коммутационную плату корпуса

(Flip-Chip)(Flip-Chip)

Существующие САПРСуществующие САПР Synopsys Jupiter IO. Программа позволяетSynopsys Jupiter IO. Программа позволяет::

разместить элементы в/в кристалла, и соответствующие контактные разместить элементы в/в кристалла, и соответствующие контактные площадкиплощадки;;

проверить размещение на наличие ошибок проектированияпроверить размещение на наличие ошибок проектирования;; получать информацию из базы данных Milkyway и сохранять результаты в получать информацию из базы данных Milkyway и сохранять результаты в

БД MilkywayБД Milkyway;; НедостаткиНедостатки::

требуется лицензиятребуется лицензия;; не покрывается весь маршрут разработки корпуса.не покрывается весь маршрут разработки корпуса.

Cadence APDCadence APD. Программа позволяет. Программа позволяет:: разработать модель корпусаразработать модель корпуса;; назначить выводы кристалла на выводы корпусаназначить выводы кристалла на выводы корпуса;; выполнить трассировку коммутационной платывыполнить трассировку коммутационной платы;;

НедостаткиНедостатки:: требуется лицензиятребуется лицензия;; модель корпуса создается строится не по стандартумодель корпуса создается строится не по стандарту;; трассировка коммутационной платы выполняется плохотрассировка коммутационной платы выполняется плохо;;

Сложно передать данные между САПР Synopsys и Сложно передать данные между САПР Synopsys и Cadence;Cadence; Программы работают под разными ОС.Программы работают под разными ОС.

САПР САПР FCPFCP

В ОАО «ИНЭУМ» на основании государственного В ОАО «ИНЭУМ» на основании государственного

контракта на выполнение опытно-конструкторской контракта на выполнение опытно-конструкторской

работы «Разработка технологии создания матричных работы «Разработка технологии создания матричных

корпусов для СБИС с большим количеством выводов (в корпусов для СБИС с большим количеством выводов (в

т.ч. для ВК «ЭЛЬБРУС») ведется разработка программы т.ч. для ВК «ЭЛЬБРУС») ведется разработка программы

САПР FCP.САПР FCP.

Модуль Модуль Die PlanerDie Planer ( (FCPFCP--DPDP), входит в состав САПР ), входит в состав САПР

FCPFCP..

Программа должна выполняться на ПК с установленной ОС Программа должна выполняться на ПК с установленной ОС

Linux Linux илиили Windows Windows в графическом или текстовом режиме. в графическом или текстовом режиме.

Принципиальные задачиПринципиальные задачи

планирование периферии кристаллапланирование периферии кристалла;;

размещение контактных площадок объемных выводов размещение контактных площадок объемных выводов кристалла, согласно заданным шаблонамкристалла, согласно заданным шаблонам;;

поддержка элементной базы для конкретной технологии поддержка элементной базы для конкретной технологии изготовления кристаллаизготовления кристалла;;

визуализация и редактирование элементов ввода-вывода визуализация и редактирование элементов ввода-вывода кристалла и контактных площадок объемных выводов кристалла и контактных площадок объемных выводов кристаллакристалла;;

проверка правил проектирования, технологических проверка правил проектирования, технологических ограниченийограничений;;

совместимость форматов данных для обеспечения интеграции совместимость форматов данных для обеспечения интеграции в другие САПР проектирования кристалла и разработки корпуса в другие САПР проектирования кристалла и разработки корпуса микросхемы;микросхемы;

Графический интерфейс (Java)

Командный процессор (Java/Tcl)

Java – C++ интерфейс

Модуль управления изменяемыми

настройками программы

Модуль сообщений

Внутренняя база данных

Блок чтения / записи данных

Модуль построения и редактирования

выводов кристалла

Модуль чтения TEC

Модульчтения / записи

TDF

Модульчтения / записи

GDS

Модульчтения / записи

DPF

Структура программыСтруктура программы

МодульчтенияVerilog

Технологический файл

FCP-DP

GDS GDS или TDF,

Verilog

Verilog

Synopsys ® Astro ™

Разработка кристалла

1 2 3

Загрузка списка элементов в/в

кристалла

Загрузка элементов в/в кристалла, с

информацией о расположении

Планирование периферии кристалла

DRC правила

ERC правила

Формирование контактных площадок согласно заданным шаблонам

Загрузка элементов в/в кристалла, с

информацией о расположении и

соответствующих контактных площадках

Визуализация, проверка DRC и ERC

Сохранение результатов

DPF

Дальнейшая разработка корпуса в САПР FCP

TDF

TDF

Применение FCP-DP в различных маршрутах проектированияПрименение FCP-DP в различных маршрутах проектирования

Планирование периферии кристаллаПланирование периферии кристалла:: пользовательский интерфейс для ручного планирования пользовательский интерфейс для ручного планирования

периферии кристалла в виде двух диалоговых окон с периферии кристалла в виде двух диалоговых окон с таблицамитаблицами::

группировка одинаковых по назначению элементов в/в кристаллагруппировка одинаковых по назначению элементов в/в кристалла;;

размещение групп на кристаллеразмещение групп на кристалле;;

Набор различных паттернов должен быть составлен для каждой Набор различных паттернов должен быть составлен для каждой используемой библиотеки элементов. Поэтому каждой библиотеке используемой библиотеки элементов. Поэтому каждой библиотеке должен соответствовать свой технологический файл.должен соответствовать свой технологический файл.

Паттерны составляются на основании рекомендаций, описанных в Паттерны составляются на основании рекомендаций, описанных в документации, которая поставляется с библиотекой элементов. документации, которая поставляется с библиотекой элементов.

Автоматическое размещение контактных Автоматическое размещение контактных площадок объемных выводов кристаллаплощадок объемных выводов кристалла

Описание общих параметров используемой Описание общих параметров используемой библиотеки (технологические ограничения)библиотеки (технологические ограничения)::

допустимые расстояния между контактными допустимые расстояния между контактными площадками, элементами в/в кристалла, площадками, элементами в/в кристалла, расстояние до края кристалларасстояние до края кристалла;;

размер и форма контактных площадокразмер и форма контактных площадок;;

Описание шаблонов расстановки контактных Описание шаблонов расстановки контактных площадокплощадок;;

Описание библиотечных элементов, Описание библиотечных элементов, используемых в конкретной технологии – используемых в конкретной технологии – размеры, тип. размеры, тип.

Технологический файл для поддержки Технологический файл для поддержки библиотеки элементовбиблиотеки элементов

#Technology 90nm. Library technology file#Technology 90nm. Library technology file

VERSION "libtec v.1"VERSION "libtec v.1"

LIBRARY lib_90_tecLIBRARY lib_90_tecTechnologyNameTechnologyName "TEC_90NM""TEC_90NM"PadCellPitchPadCellPitch 00MinPadCellDistanceMinPadCellDistance 00BumpPadPitchBumpPadPitch 180180MinBumpPadDistanceMinBumpPadDistance 160160BumpPadShapeBumpPadShape -10:-10-10:-10 -10:10-10:10 10:-1010:-10 -10:-10-10:-10LayersBooFileLayersBooFile "technology.boo""technology.boo"

ENDEND

FILLERS MSD_PCORNER_SSTLC, MSD_PFEED_1_SSTLC, MSD_PFEED_5_SSTLC, MSD_PFEED1_SSTLC, MSD_PFEED5_SSTLC, FILLERS MSD_PCORNER_SSTLC, MSD_PFEED_1_SSTLC, MSD_PFEED_5_SSTLC, MSD_PFEED1_SSTLC, MSD_PFEED5_SSTLC, MSD_PFEED10_SSTLCMSD_PFEED10_SSTLC

ALIASALIAS LVDS_signalLVDS_signal LVDSDRVR, LVDSRCVRLVDSDRVR, LVDSRCVRALIASALIAS LVDS_powerLVDS_power PVDDIO, PVSSIO, PVDDC, PVSSCPVDDIO, PVSSIO, PVDDC, PVSSCALIASALIAS SSTLSSTL MSD_PDDRIO_SSTLC, MSD_PVDDQ_SSTLC, MSD_PVSSQ_SSTLC, MSD_PVREF_SSTLC, MSD_PDDRIO_SSTLC, MSD_PVDDQ_SSTLC, MSD_PVSSQ_SSTLC, MSD_PVREF_SSTLC, MSD_PVAA_SSTLCMSD_PVAA_SSTLC#ALIAS#ALIAS SSTL_UNUSEDSSTL_UNUSED MSD_PVDD_SSTLC, MSD_PVSS_SSTLC, MSD_PAIO_SSTLC, MSD_PDIFF_SSTLCMSD_PVDD_SSTLC, MSD_PVSS_SSTLC, MSD_PAIO_SSTLC, MSD_PDIFF_SSTLCALIASALIAS BIOBIO BD25LVST_2_A, BD25LV_16_ABD25LVST_2_A, BD25LV_16_A

PADCELLSSIZEPADCELLSSIZE 80 24580 245 LVDS_signalLVDS_signal 40 24540 245 LVDS_power, BIOLVDS_power, BIO 40 28040 280 SSTLSSTL 100100 280 280 MSD_PFEED_1_SSTLCMSD_PFEED_1_SSTLC 550000 280 280 MSD_PFEED_5_SSTLCMSD_PFEED_5_SSTLC 110000 280 280 MSD_PFEED1_SSTLCMSD_PFEED1_SSTLC 550000 280 280 MSD_PFEED5_SSTLCMSD_PFEED5_SSTLC 10 28010 280 MSD_PFEED10_SSTLCMSD_PFEED10_SSTLC 280 280280 280 MSD_PCORNER_SSTLCMSD_PCORNER_SSTLCENDEND

PATTERN pLDVS_2x245_80_80PATTERN pLDVS_2x245_80_80PadCellsPitchPadCellsPitch 00LVDS_signalLVDS_signal 80:520 80:16080:520 80:160LVDS_signalLVDS_signal 0:340 0:7000:340 0:700

ENDEND

Пример технологического файлаПример технологического файла

Визуализация и редактированиеВизуализация и редактирование

проверка DRC и проверка DRC и ERC:ERC: технологические ограничениятехнологические ограничения;; проверка правильности размещения элементов проверка правильности размещения элементов

типа типа fillerfiller, , cornercorner, , breakerbreaker, , endend--capcap, согласно , согласно документации на используемую библиотеку документации на используемую библиотеку элементовэлементов;;

прореживание элементов в/в кристалла прореживание элементов в/в кристалла элементами питания и землиэлементами питания и земли;;

некоторые элементы в/в кристалла должны некоторые элементы в/в кристалла должны находиться рядом с конкретными находиться рядом с конкретными функциональными элементами, согласно функциональными элементами, согласно документации на используемую библиотеку документации на используемую библиотеку элементовэлементов;;

прочие правила и рекомендации.прочие правила и рекомендации.

Проверка правил проектированияПроверка правил проектирования

Поддержка форматов входных / выходных Поддержка форматов входных / выходных данныхданных

VerilogVerilog – функциональное описание кристалла. – функциональное описание кристалла.

GDS (Graphic Data System) – бинарный формат для GDS (Graphic Data System) – бинарный формат для представления топологии кристалла. Создается средствами представления топологии кристалла. Создается средствами САПР проектирования кристалла и содержит конечную САПР проектирования кристалла и содержит конечную выходную информацию о спроектированном кристалле.выходную информацию о спроектированном кристалле.

TDF (Top Design Format) – текстовый формат, TDF (Top Design Format) – текстовый формат, представляющий собой командный файл. Разработан представляющий собой командный файл. Разработан фирмой Synopsis. Содержит информацию о расположении фирмой Synopsis. Содержит информацию о расположении библиотечных элементов кристалла и их название.библиотечных элементов кристалла и их название.

DPF (Die Planer Format) – текстовый формат для передачи DPF (Die Planer Format) – текстовый формат для передачи информации о кристалле в другие компоненты программного информации о кристалле в другие компоненты программного комплекса САПР FCP.комплекса САПР FCP.

TEC – технологический файл для САПР FCP, который TEC – технологический файл для САПР FCP, который содержит информациюсодержит информацию о технологических ограничениях, о технологических ограничениях, элементах в/в кристалла, шаблонах размещения объемных элементах в/в кристалла, шаблонах размещения объемных выводов и т.д.выводов и т.д.

ЗаключениеЗаключение1.1. Реализована программа, позволяющая размещать элементы в/в Реализована программа, позволяющая размещать элементы в/в

кристалла, автоматически расставлять контактные площадки кристалла, автоматически расставлять контактные площадки объемных выводов. Программа работает на ПК с ОС объемных выводов. Программа работает на ПК с ОС Linux Linux или или WindowsWindows с установленной средой исполнения Java версии не ниже с установленной средой исполнения Java версии не ниже 1.41.4;;

2.2. Реализован графический интерфейс для визуализации элементов Реализован графический интерфейс для визуализации элементов в/в кристаллав/в кристалла;;

3.3. Реализована автоматическая проверка правил Реализована автоматическая проверка правил DRC;DRC;

4.4. Изучена технологическая информация, правила проектирования для Изучена технологическая информация, правила проектирования для библиотеки элементов Synopsys на 90 нм. Составлен формат библиотеки элементов Synopsys на 90 нм. Составлен формат технологического файла и написан технологический файл для технологического файла и написан технологический файл для поддержки этой библиотекиподдержки этой библиотеки;;

5.5. Реализована совместимость форматов данных для интеграции Реализована совместимость форматов данных для интеграции программы в другие САПРпрограммы в другие САПР;;

Реализованная программа используется при разработке Реализованная программа используется при разработке корпусов микропроцессоров корпусов микропроцессоров ElbrusElbrus в ОАО «ИНЭУМ». в ОАО «ИНЭУМ».

Визуализация кристалла Визуализация кристалла Elbrus-3MElbrus-3M

Дальнейшее развитие программыДальнейшее развитие программы

1.1. Полная автоматизация планирования Полная автоматизация планирования периферии кристалла с учетом списка периферии кристалла с учетом списка сигналов на печатной платесигналов на печатной плате;;

2.2. Добавление и поддержка новых правил Добавление и поддержка новых правил DRC DRC ии ERC; ERC;

3.3. Улучшение графического интерфейса Улучшение графического интерфейса программы.программы.

Спасибо за внимание