В курсе рассматриваются успешные примеры конструкторско-технологического проектирования современной вычислительной техники. Приводится анализ основных тенденций развития средств автоматизации проектирования СБИС. Рассматриваются средства совместного проектирования СБИС и модулей на их основе. Особое внимание уделяется основным алгоритмам и методам автоматизированного проектирования.

Цель курса – ознакомление студентов с планами и прогнозами развития технологий изготовления и сборки электронных компонент, освоение базовых знаний в области конструкторско-технологического проектирования микроэлектроники и вычислительных систем, а также алгоритмов и методов автоматизации проектирования для микроэлектроники.

Задачами данного курса формирование знаний и проектных навыков в области:

• применения различных современных стандартов конструкций полупроводниковых приборов и вычислительных систем общего и специального назначения, принципов компоновки модулей, размещения элементов и топологии соединений.
• современных и перспективных технологий сборки микросхем, методов совместного проектирования кристалла, корпуса СБИС (сверхбольших интегральных схем) и вычислительного модуля при высокой плотности трасс (HDI).
• методов определения показателей надежности элементной базы и вычислительных модулей на ее основе с учетом современных российских и международных стандартов.
• основных алгоритмов и методов современных средств автоматизации проектирования для выполнения разработки вычислительных модулей.
• основных алгоритмов и методов в основе средств автоматизации проектирования СБИС.
• выполнения этапов проектирования сложно-функциональных СБИС и модулей на их основе, методов термомеханического и электромагнитного моделирования, инженерных расчетов.
• методов наладки и проведения испытаний, диагностики дефектов и причин отказов

Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам)

1. Введение в проектирование интегральных схем

Тенденции в микроэлектронике. Заказные и полузаказные СБИС. Программируемые логические матрицы. Системы на кристалле (SoC). Этапы ОКР и документация. Интеллектуальная собственность на средства проектирования и разработанные решения.

2. Этапы проектирования СБИС

Проектирование на уровне регистровых передач. Функциональная и временная верификация. Синтез и оптимизация. Планирование площади кристалла и учет мощности потребления. Проектирование топологии и изготовление.

3. Классификация и названия микросхем, виды корпусов. Свойства микросхем и их применение.

Обзор компонент для вычислительной техники. Примеры документации на микросхемы. Анализ характеристик. Проектирование на уровне печатной платы (PCBdesign). Расчет временных диаграмм, потребляемой мощности, стыковка уровней напряжения. Этапы разработки функциональной и принципиальной схемы.

4.Обзор языков описания аппаратуры и тестовое покрытие

Структурные, поведенческие и временные модели при проектировании цифровых устройств. Синтаксис языка Verilog. Синтезируемые и несинтезируемые конструкции языка. Математические основы логических оптимизаций. Двухуровневые логические оптимизации. Многоуровневые логические оптимизации. Автоматическая генерация тестовых наборов (ATPG). Временная верификация. Время распространения сигнала и критические пути.

5. Технологическое отображение

Декомпозиция. Направленный ациклический граф. Алгоритмы поиска в ширину и глубину (BFS и DFS). Метод структурных совпадений и булевых совпадений для технологического отображения. Библиотеки компонентов. Функция стоимости. Проблема учета проводников при современных технологиях. Расчет рассеиваемой мощности, задержки и используемой площади при технологическом отображении.

6. Введение в физическое проектирование и планирование

Способы проектирования топологии. Тенденции при физическом проектировании (применение ИИ). Определения и обозначения. Необходимые разделы из теории графов. Планирование топологии. Функции стоимости. Визуализация процесса разработки топологии. Компиляторы памяти. Система синхронизации.

7. Задача деления схемы и размещения

Постановка задачи. Функция стоимости и ограничения. Алгоритм Kernigan-Lin и его вариации, эвристика Feduccia-Mattheyses, метод симуляции отжига, численные методы. Ограничения эвристики размещения с минимальным числом пересечений. Обзор различных подходов для решения задачи размещения: размещение для ПЛИС, генетические алгоритмы.

8. Трассировка на решетках

Постановка задачи. Функция стоимости. Ограничения слоев металлизации, геометрические ограничения, ограничения от этапа размещения. Алгоритмы лабиринтной трассировки. Алгоритмы поиска линии. Подробности организации выполнения задачи трассировки

9. Глобальная трассировка

Постановка задачи. Функция стоимости. Области трассировки и определения. Деревья Штейнера. Метод симуляции отжига для глобальной трассировки. Иерархическая глобальная трассировка

10. Канальная трассировка и трассировка для ПЛИС

Постановка задачи. Функция стоимости и ограничения. Алгоритмы канальной трассировки. Трассировка в кристаллах ПЛИС

11. Сжатие топологической информации и анализ характеристик.

Введение. Алгоритмы и способы сжатия. Средства визуализации. Описание технологических форматов (OASIS, GDSII формат). Анализ частоты, потребляемой мощности и надежности до и после изготовления кристалла.

12. Корпусирование ИС.

Стек-дизайн, использование одного корпуса для нескольких кристаллов, расположение выводов кристалла в шахматном порядке. Алгоритмы для решения задачи назначения при корпусировании ИС.

Вложения:

VLSI-design-automation.pdf	[ ]	21777 Кб
программа_САПР_2023 г.pdf	[ ]	705 Кб