28
1 Государственный научный центр России - Государственное учреждение «Научно- производственный комплекс «Технологический центр» Московского Государственного института электронной техники» Технология и средства Технология и средства автоматизированного автоматизированного проектирования полузаказных проектирования полузаказных специализированных микросхем специализированных микросхем для нано- и микросистемной для нано- и микросистемной техники на основе техники на основе самосинхронных библиотек» самосинхронных библиотек»

Основные направления деятельности

Embed Size (px)

DESCRIPTION

- PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Основные направления деятельности

1

Государственный научный центр России - Государственное учреждение «Научно-

производственный комплекс «Технологический центр»

Московского Государственного института электронной техники»

Технология и средства Технология и средства автоматизированного автоматизированного

проектирования проектирования полузаказных полузаказных

специализированных специализированных микросхем для нано- и микросхем для нано- и

микросистемной техники на микросистемной техники на основе самосинхронных основе самосинхронных

библиотек»библиотек»

Page 2: Основные направления деятельности

2

Основные направления Основные направления деятельностидеятельностиВ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СФЕРЕ

Основные направления подготовки и переподготовки специалистов- производственная практика;- дипломное и курсовое проектирование;- специализированные учебные курсы:

проектирование специализированных БИС на основе БМК, технология микросистем

- межвузовская программа подготовки разработчиков специализированных БИС;

Для осуществления высококвалифицированной подготовки студентов, аспирантов на базе ТЦ создана кафедра "Микроэлектроника и микросистемы".В соответствии с тематикой последних разработок ТЦ, одной из профилирующих специальностей на кафедре является "Микро- и наноэлектроника".

Page 3: Основные направления деятельности

3

Основные направления Основные направления деятельностидеятельностиВ НАУЧНОЙ СФЕРЕ

Направления научно-исследовательской деятельности Разработки в области микроэлектроники:

Новые конструктивно-технологические базисы для КМОП и БиКМОП БИС; Библиотеки элементов на основе разработанной технологии; САПР и средства макетирования для оперативной разработки специализированных БИС;- Новые типы быстродействующих БМК высокой степени интеграции

Микросистемной техники- Тензорезистивные преобразователи физических величин;- Микросистемы и микродатчики анализа физических величин;- Радиочастотные МЭМС;- Исполнительные компоненты;- Преобразователи физических величин с наноразмерными конструктивными элементами;- Микроаналитические системы; Элементная база обработки информации с микродатчиков

Микроэлектронной аппаратуры Микросенсорные системы и аппаратура на их основе;- Средства обнаружения металлических и других опасных предметов

Page 4: Основные направления деятельности

4

Основные направления Основные направления деятельностидеятельностиВ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СФЕРЕ

- Производство опытных образцов и малых серий специализированных БИС, интегральных сенсоров и МЭМС;

- Изготовление образцов и малых серий полупроводниковых приборов по нестандартным технологическим маршрутам;

- Изготовление фотошаблонов

Площадь помещений полупроводникового производства: 2200 м² в том числе класса “100”: 1000 м² (обеспечены энергетической структурой и системой мониторинга

микроклимата)

Page 5: Основные направления деятельности

5

Проект разрабатывается в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям

развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012

годы»

Номер контракта 02.527.12.9006 от «21» сентября 2007 г.

Page 6: Основные направления деятельности

6

Цели выполнения:Цели выполнения:1. Развитие крупномасштабного производства полузаказных интегральных схем на основе базового матричного кристалла (БМК) объёмом до 1000000 вентилей и создание системы отечественных дизайн-центров в области проектирования специализированных электронных компонентов нового поколения.

2. Разработка системы автоматизированного проектирования специализированных микросхем на основе БМК, предназначенной для проектирования современной электронной компонентной базы для различной радиоэлектронной аппаратуры в большинстве отраслей промышленности.

3. Разработка технологии изготовления БМК ёмкостью до 1000000 вентилей на производственных мощностях инициатора проекта.

Page 7: Основные направления деятельности

7

Рыночная ниша: малые серии специальных схем большой номенклатуры

Продукт:Продукт:Полузаказная схема (БМК)Полузаказная схема (БМК)

Основные отличия от заказных схем

Признаки БМК Заказные схемы

Срок проектирования малый большой

Стоимость проектирования малая большая

Срок изготовления малый большой

Стоимость изготовления малой серии средняя большая

Стоимость изготовления большой серии средняя малая

Временные и финансовые затраты на подготовку пользователей

малые большие

Стоимость САПРа средняя большая

Page 8: Основные направления деятельности

8

Реализация целей Реализация целей разработкиразработки

НПК «Технологический центр» МИЭТ

разработка подсистем САПРразработка конструкции БМКразработка технологии изготовленияразработка библиотека элементов

Система автоматизированного

проектирования и библиотеки элементов

Конструктивно- технологический

базис общехозяйственного

назначения

Освоение крупномасштабного

производства

ОАО «НИИМЭ и Микрон»

Производ-ственные мощности

Лицензия на технологию

ЕЕPROM 0,18 мкм

Page 9: Основные направления деятельности

9

Состав разработкиСостав разработки

ОКР «Разработка технологии и средств автоматизированного проектирования полузаказных специализированных микросхем для нано- и микросистемной техники на основе самосинхронных библиотек»

Программная часть:

разработка подсистем САПР

Конструкторская часть:

разработка конструкции БМК объёмом до 1000000 вентилей

Технологи-ческая часть:разработка технологии изготовления БМК и микросхем на его основе

Методологи-ческая часть:

разработка библиотека самосинхронных элементов

Page 10: Основные направления деятельности

10

Программная частьПрограммная часть смешанный схемно-текстовый графический

редактор

специализированный транслятор с языка высокого уровня

подсистема синтеза логической схемы из описания на поведенческом уровне

подсистема функционального моделирования микросхем

подсистема функционально-логического моделирования

подсистемы компоновки, размещения и синтеза топологии

подсистему аттестации проектов микросхем

Page 11: Основные направления деятельности

11

Программная частьПрограммная часть

В рамках 4 этапа выполнена разработка спецификации на подсистему синтеза логической схемы из описания на поведенческом уровне и на подсистему аттестации проектов микросхем, в которых определены основные меню подсистемы аттестации и состав их функций, проведен анализ синтезирующих конструкций и операторов языка Verilog, определены результаты синтеза конструкций и операторов.

Также выполнялась программная реализация подсистем САПР.

Page 12: Основные направления деятельности

12

Спецификация на подсистему аттестации проекта микросхемы

Аттестация проекта – завершающая операция в цикле разработки микросхемы, которая заключается в анализе поведения проекта БИС при различных значениях внешних факторов эксплуатации и разброса технологических параметров: - напряжение питания; - температура; - крутизна р-транзистора; - крутизна n-транзистора;

Page 13: Основные направления деятельности

13

Окно подсистемы аттестации проекта микросхемы Меню Средства включает в себя 4 группы функций: задания режима аттестации, управления составом испытаний, управления процессом аттестации и поиска неисправностей:

Функции задания режима аттестации выполняют формирование таблицы аттестации проекта и отображение её в окне подсистемы. Функции управления составом испытаний позволяют задать необходимый состав испытаний. При активизации функций управления процессом аттестации выполняется контроль наличия и анализ изменений файла тестовых воздействий с реакциями. При его отсутствии или изменении выполнение функций прекращается с выдачей соответствующей диагностики.

Page 14: Основные направления деятельности

14

Анализ несовпадений С целью поиска несовпадений выполняется моделирование проекта микросхемы при номинальных значениях параметров до элементарной проверки, в которой обнаружено первое несоответствие, с сохранением состояний всех внутренних узлов проекта. После этого выполняется моделирование испытания с несоответствием до элементарной проверки несоответствия. В результате сравнения диаграмм строится список контрольных точек, в которых обнаружены несоответствия.

Page 15: Основные направления деятельности

15

Спецификация на подсистему аттестации проектов микросхем

Подмножество языка Verilog HDL, используемое для синтеза, определяет Стандарт IEEE Std. 1364.1-2002 (Standard for Verilog Register Transfer Level Synthesis)

Указанный стандарт выделяет три типа конструкций Verilog HDL: неподдерживаемые средствами синтеза; игнорируемые средствами синтеза; поддерживаемые средствами синтеза.Конструкции языка, которые, как правило, поддерживаются всеми средствами синтеза: определение модуля: module, endmodule; внешние порты: input, output, inout; параметры: parameter; цепи и переменные:wire, tri, reg; подключения: подключение модуля (module instantiation),

подключение примитива (gate instantiation); функции и процедуры: function, task; непрерывные присваивания: assign; структурные конструкции: always; последовательные блоки: begin-end; условные конструкции: if-else; конструкции ветвления: case, casex, casez; конструкции цикла: for.

Page 16: Основные направления деятельности

16

Результаты синтеза конструкций и операторов языка Verilog

Рассмотрены синтезопригодные конструкции языка и приведены схемотехнические реализации данных конструкций

module Blocking (Preset, Count); input [0:2] Preset;

output [3:0] Count; reg [3:0] Count;

always 8 (Preset) Count = Preset + 1; // Блокирующий

процедурный оператор присвоения

endmodule

Page 17: Основные направления деятельности

17

Конструкторская частьКонструкторская часть разработка конструкции базовых и периферийных ячеек;

разработка конструкции БМК;

разработка конструкторской документации;

разработка проектов тестовых микросхем;

корректировка конструкторской документации с присвоением документам литеры «О1».

Page 18: Основные направления деятельности

18

На 4 этапе выполнения ОКР разработана конструкторская документация для изготовления и испытания опытной партии микросхем.Конструкторская документация разработана в соответствии с ЕСКД. Её состав определяется спецификацией ГАВЛ.431260.030.Комплект конструкторской документации:

1 Спецификация ГАВЛ.431260.030

2 Технические условия АДБК.431260.098 ТУ

3 Электрическая принципиальная схема ячейки поля БМК

4 Электрическая принципиальная схема магистральной ячейки БМК

5 Электрическая структурная схема БМК5521БЦ1Т

6 Сборочный чертеж

7 Этикетка

8 Этикетка-вкладыш

9 Кристалл

10 Габаритный чертеж корпуса

Проведена метрологическая экспертиза комплекта конструкторской документации

Page 19: Основные направления деятельности

19

Основные конструкторские документы

Page 20: Основные направления деятельности

20

Тестовая микросхема

Разработан проект тестовой микросхемы для исследования электрофизических параметров, устойчивости к электростатическому напряжению, влиянию внешних факторов и проверки настройки средств проектирования

Page 21: Основные направления деятельности

21

Технологическая частьТехнологическая часть Разрабатываемая технология позволит обеспечить изготовление

интегральных микросхем на исходных пластинах кремния и соответствовать следующим основным характеристикам:

Технологический уровень 0,18 – 0,25 мкм; Тип технологии – КМОП (комплиментарные транзисторы типа «металл-

окисел-полупроводник»); Исходный материал – кремниевые пластины диаметром не менее 150

мм

Page 22: Основные направления деятельности

22

Приобретение и исследования макетных образцов тестовых микросхем

В рамках 4 этапа была разработана тестовая микросхема для проверки схемотехнической реализации библиотеки самосинхронных элементов и изготовлены макетные образцы микросхем. Исследования макетных образцов выполнялось в соответствии с разработанной Программой предварительных испытаний. Результаты исследований оформлены Протоколом испытаний.

Page 23: Основные направления деятельности

23

Методологическая частьМетодологическая часть Разрабатываемая методология проектирования на основе

самосинхронных библиотек не имеет отечественных и зарубежных аналогов.

Она позволит выполнять разработку строго самосинхронных схем, работа которых не зависит от задержек составляющих элементов. Сочетание уникальных свойств самосинхронных схем и высоких показателей БМК позволит проектировать функционально-сложные однокристальные изделия, отличающиеся богатыми функциональными возможностями, которым присущи следующие достоинства:

-максимально возможная область внешних условий эксплуатации, определяемая только физическим сохранением переключательных свойств;

-устойчивость к параметрическим отказам;

-естественная 100%-ная самопроверяемость в отношении константных неисправностей и индицируемость места их возникновения;

-высокая эффективность создания надёжных изделий;

- реальное повышение быстродействия аппаратуры, самонастраивающееся на реальные параметры климатических условий, используемой технологии, напряжения питания и типа обрабатываемой информации.

Page 24: Основные направления деятельности

24

На 4 этапе выполнения ОКР выполнена разработка комплекта топологий 1 части элементов библиотеки, включающей в себя 45 из 84 элементов, составляющих библиотеку.

В состав элементов 1 части вошли следующие группы элементов: однокаскадные элементы в количестве 13 элементов; многокаскадные элементы в количестве 12 элементов; логические элементы, выполняющие простую функцию в количестве 16 элементов; гистерезисные триггеры в количестве 4 элементов;

Page 25: Основные направления деятельности

25

Области применения Области применения результатов работы:результатов работы: Отечественные средства проектирования специализированных микросхем с повышенной адаптивностью к вариабельности технологии, ориентированной на отечественные производственные линейки, позволят закрыть основную часть потребностей российских разработчиков в специализированных ИС и обеспечить соблюдение требований по качеству БИС.

БМК со сложностью до 1 000 000 условных вентилей на ближайшие годы обеспечит до 90% процентов от общего числа новых типов специализированных цифровых БИС при разработке современной ЭКБ в большинстве отраслей промышленности при разработке высокоэффективных вычислительных комплексов, в системах управления, обработки видеоизображений, радиосвязи, автомобилестроении, космических исследованиях, мониторинге окружающей среды.

На базе новой САПР можно будет организовать широкомасштабную подготовку разработчиков ИС на базе российских ВУЗов. Это позволит России в рамках инновационного пути развития решить важнейшую национальную программу подготовки разработчиков ИС.

Page 26: Основные направления деятельности

26

Возможность применения Возможность применения имитаторов БМК при имитаторов БМК при разработке разработке радиоэлектронной радиоэлектронной аппаратурыаппаратуры

САПРСАПРБМКБМК

Проект БИС

САПРСАПРПЛИСПЛИС

Программа зашивки ПЛИС

EDIF

Page 27: Основные направления деятельности

27

Технология разработки Технология разработки БМК-ПЛИС-БМКБМК-ПЛИС-БМК

Разработка БМК в базисе библиотеки ПЛИС

Разработка печатных плат и отладкааппаратуры на имитаторе БИС

Проведение испытаний аппаратуры

Изготовление БИС на БМК

Производство аппаратуры

Зашивка проекта БМКв имитаторе БИС на ПЛИС

Page 28: Основные направления деятельности

28

Контактная Контактная информация:информация:Наш адрес:

124498, Москва, пр.4806, д.5, МИЭТ, НПК «Технологический Центр»

Телефон: +7 (499) 734-4521 Факс: +7 (495) 913-21-92 http://www.tcen.ru e-mail: [email protected]

Отдел интегральных микросхем: Телефон: +7 (499) 720-8793 http://www.asic.ru