авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

«Конспект лекций 3 А. И. Власов, Л. А. Зинченко, В. В. Макарчук, И. А. Родионов АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ...»

-- [ Страница 4 ] --

Минимальная ширина Минимальное расстояние d Расстояние d включения Ширина выреза a L = 2(a + b) Периметр b S = a b Площадь Рис. 1.84. Операции по проверке размеров Изменение размеров (уменьшение и увеличение). Для того чтобы убедиться, что данная фигура находится по отношению ко всем остальным на фиксированном расстоянии, большем d, це лесообразно увеличить ее линейные размеры только на постоян ную величину d, а затем проверить, не накладывается ли она по сле этого на другие фигуры. В тех случаях, когда фигура имеет узкий вырез, увеличив ее линейные размеры на d, можно сжать их затем на ту же величину d, при этом все вырезы, ширина ко торых была меньше d, исчезнут. Кроме того, уменьшение и уве личение размеров, т. е. в общем виде их изменение, являются ос новными операциями при преобразованиях данных, обусловлен ных переходом к автоматическому графопостроителю другого типа или модификацией правил проектирования (рис. 1.85).

Разделение на прямоугольники и разделение на трапеции. При отображении обычных многоугольников в виде наборов данных объем данных оказывается непостоянным, что усложняет их об работку. В таких случаях процесс обработки можно упростить, предварительно разделив исходную фигуру на прямоугольники (рис. 1.80, б) или на трапеции (рис. 1.80, в) и произведя соответст вующие графические операции.

Конспект лекций Увеличение Увеличение с последующим Уменьшение уменьшением Вырез Рис. 1.85. Изменение размеров Кроме того, к разделению прибегают при формировании вход ных данных для генератора образов или электронно-лучевого уст ройства отображения с целью получения рисунка маски.

3. Методы разделения на области. Весьма важной проблемой при проверке топологии является рост объема данных, откуда вы текает необходимость ограничения этого объема до величин, оп ределяемых объемом памяти и временем обработки. Так, напри мер, чтобы получить все комбинации из двух соседних (или на кладывающихся) фигур, которые являются объектом манипуляций на рис. 1.81–1.84, в случае n изображений необходимо произвести () O n2 операций. Как известно, количество элементарных фигур (многоугольников), размещаемых на поверхности кристалла на уровне топологии СБИС, может составлять от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов. Разделив поверхность кристалла на k областей, можно уменьшить размерность задачи до прием лемого уровня. В частности, метод деления на области оказывает ся незаменимым в тех случаях, когда объем информации о тополо гии кристалла в целом превышает объем внутренней памяти.

Если на поверхности кристалла может быть размещено n фи гур, то число комбинаций из двух фигур равно n 2. Если же разде лить поверхность кристалла на k областей и произвести соответ ствующее сравнение, легко убедиться, что число искомых комби наций в среднем уменьшится до ( n k )2 k = n 2 k.

146 Автоматизированное проектирование наносистем Вместе с тем необходимо выяснить вопрос о взаимном распо ложении фигур, лежащих в смежных областях, в связи с чем метод разделения, безусловно, влияет на эффективность обработки.

Сравнительно эффективным и простым методом разделения явля ется так называемый метод полос. Согласно этому методу, фигу ры упорядочивают по координатам X их вершин и точек пересе чения и делят поверхность кристалла на вертикальные полосы, а затем, упорядочивая горизонтальные отрезки, попадающие в пре делы этих полос, по их координатам Y исследуют взаимное рас положение смежных фигур (или отрезков) (рис. 1.86).

Линия Полоса развертки D G А E F C I H B Рис. 1.86. Метод полос и метод рабочего списка Метод полос представляет собой статический метод разделения.

Его модификацией, позволяющей вести динамическую обработку данных, является метод рабочего списка, или метод сканирова ния. Этот метод имеет сходство с методом полос в том отношении, что вершины фигур заранее упорядочиваются по координатам X, однако согласно этому методу упорядочения горизонтальных от резков по координате Y в каждой полосе не производится. Дан ный метод предусматривает перемещение вертикальной «линии развертки» слева направо и запоминание в определенных областях оперативной памяти («рабочий список») данных только о тех фи гурах, стороны которых пересекаются с линией развертки, и, кро ме того, обновление содержимого рабочего списка по мере пере мещения линии развертки.

Конспект лекций Так, например, если линия развертки находится в положении, показанном на рис. 1.86, то данные о фигурах C, D уже записаны в рабочем списке, а по достижении линией развертки левого края фигуры E в рабочий список заносятся и данные о фигуре Е.

К этому моменту данные о фигурах A, B выводятся из рабочего списка, а данные о фигурах F, G, H, I еще не введены в него. При использовании метода полос или метода рабочего списка число операций, необходимых для упорядочения фигур по оси X, со ставляет O ( n log n ). При этом среднее число вершин на одну фи гуру считается не превышающим определенной величины, т. е.

число вершин составляет O ( n ). Число операций, требуемых для сравнения данных о фигурах по окончании процедуры упорядоче ния данных, в сильной степени зависит от характера распределе ния изображений в маске. Для масок с традиционным рисунком, согласно эмпирическим оценкам, «время обработки в среднем со () ставляет O n1,2 ». Кроме того, если рисунок распределен равно мерно по площади кристалла, то по теоретическим оценкам время () обработки в наихудшем случае не превышает O n1,5. Однако, если при произвольном распределении специальная обработка структу ры данных, отображающих рабочий список, не произведена, в са () мом худшем случае время обработки составляет O n 2. В этой связи можно добавить, что если в качестве средства отображения рабочего списка используется структура данных типа рассмотрен ной в п. 1, то при любом характере распределения все операции по сравнению могут быть выполнены, как и в случае упорядочения данных за O ( n log n ) шагов.

Алгоритм, используемый в методе рабочего списка («переме щение вертикальной линии развертки слева направо и анализ дан ных о фигурах»), в области вычислительной геометрии соответст вует алгоритму сканирования в плоскости. Он может быть также использован в качестве эффективного средства решения задач по обработке данных о фигурах различных типов.

Выше метод рабочего списка был рассмотрен как средство раз деления задачи с большой размерностью на задачи приемлемого уровня. Однако его можно использовать и для операций со специ альными конфигурациями (например, векторный алгоритм, рас 148 Автоматизированное проектирование наносистем смотренный ниже), объектом которых являются данные, требую щие небольшого объема памяти.

4. Алгоритмы выполнения логических операций с геомет рическими фигурами. Рассмотрим алгоритмы логических опера ций с двумя определенными фигурами. Почти все основные топо логические операции и соединительные операции имеют много об щего с логическими операциями, и поэтому здесь рассматриваться не будут. Алгоритмы операций, показанных на рис. 1.84 и 1.85, бу дут описаны далее.

Объем данных о фигурах, подвергаемых логическим операци ям, таков, что эти данные вполне умещаются во внутренней памя ти. Под понятием «фигуры» здесь подразумевается «совокупность связанных многоугольных областей, внутри которых может нахо диться некоторое количество пустот (полостей)». Для упрощения пояснений допустим, что стороны многоугольников вертикальны и горизонтальны. В принципе этот подход легко распространить и на случай наклонного расположения их сторон.

В зависимости от способа представления данных алгоритмы ло гических операций над фигурами можно разделить на два класса.

Алгоритмы битовой карты. Алгоритмом битовой карты назы вается алгоритм, предусматривающий разделение исследуемой об ласти посредством воображаемой сетки и формирование некоторой структуры данных, отображающей наличие или отсутствие содер жимого в каждой ячейке сетки (например, 1 для внутренней области и 0 для внешней). Логические операции с двумя фигурами A, B можно проводить (рис. 1.87), выделив для каждой ячейки сетки объ ем памяти в два двоичных разряда (например, первый разряд для A, второй – для B ). Фигуру можно выделить в результате определен ных логических операций, сгруппировав ячейки, отвечающие неко торым условиям. Так, например, выделение ячеек сетки с 1 в обоих разрядах соответствует логической операции «И» ( A B ), выделе ние ячеек с 1 по меньшей мере в одном разряде соответствует логи ческой операции «ИЛИ», а выделение ячеек с 1 в первом разряде и во втором – логической операции вычитания (SUB) ( A B ).

В качестве сетки для заданной маски проще всего использовать сетку с равномерным шагом, равным минимальной линейной ве личине (например, 1 мкм), позволяющей точно выразить коорди наты X и Y вершин всех фигур. Вместе с тем использование сет ки с неравномерным шагом, построенной из горизонтальных Конспект лекций и вертикальных отрезков, пересекающих вершины фигур, позво ляет уменьшить объем памяти и время обработки и соответственно дает существенные практические выгоды. В этом случае если чис ло вершин фигур составляет n, то время обработки и объем памя () ти определяются как O n 2.

Принцип данного алгоритма весьма прост, и соответствующая программа может быть составлена также достаточно просто. Од нако при этом имеет место некоторое увеличение времени обра ботки и объема памяти, ввиду чего для оценки поверхности кри сталла в целом он применения не находит.

Векторные алгоритмы. Векторным алгоритмом называется ал горитм, основанный на предположении, что стороны фигур могут быть представлены в виде системы векторов (ориентированных от резков). При составлении программы в этом случае должны быть однозначно заданы направления, например обход внешних контуров должен производиться по часовой стрелке. Для многоугольников с внутренними полостями обход контура полости производится про тив часовой стрелки. Другими словами, направление обхода всегда выбирается так, чтобы при движении по границе фигуры ее внут ренняя область, т. е. область собственно фигуры, всегда была справа.

00 00 00 00 00 00 00 00 00 10 10 10 10 00 00 00 10 10 10 00 10 00 01 11 01 00 00 00 00 00 10 00 00 00 10 10 10 Фигура А 00 10 00 00 00 00 00 (первый разряд) 00 10 00 00 00 00 10 Фигура В 00 00 00 00 00 00 00 (второй разряд) Рис. 1.87. Метод битовой карты Существует целый ряд алгоритмов, базирующихся на векторном отображении фигур. Ниже в качестве типичного примера таких ал горитмов будет рассмотрена последовательность операций, подоб ная той, которая используется в случае алгоритма рабочего списка 150 Автоматизированное проектирование наносистем или метода полос. А именно: вершины и точки пересечения фигур упорядочиваются по координате X, а затем исследуемое поле де лится на полосы, как показано на рис. 1.88, и для каждой из этих полос выделяются внутренние и внешние области, что в принципе позволяет производить произвольные логические операции.

00 00 00 00 10 10 01 11 10 00 10 Фигура А 10 (первый разряд) 00 10 10 Фигура В 00 00 (второй разряд) Рис. 1.88. Векторный метод Для проведения операций в каждой полосе достаточно знать только направление горизонтальных отрезков, образующих сторо ны фигур. Иначе говоря, под отрезком, ориентированным в пра вую (левую) сторону, обычно оказывается внутренняя (внешняя) по отношению к контуру фигуры область. Однако обход внешнего контура поля, как правило, производится в направлении против часовой стрелки. При логических операциях с двумя фигурами каждая полоса посредством горизонтальных отрезков делится на несколько прямоугольников, а в каждом прямоугольнике могут су ществовать четыре области (внутренние и внешние области по от ношению к соответствующим фигурам). В результате, как и при би товой карте, могут быть получены двухразрядные группы данных (см. рис. 1.88). Для получения результатов определенных логических операций, как и в методе битовой карты, достаточно оценить объе динение множества прямоугольников, определяемых содержимым двухразрядных групп данных и отвечающих некоторым условиям.

Для успешной реализации метода, как и в случае алгоритма ра бочего списка, для каждой полосы желательно обеспечить дина мическую обработку множества горизонтальных отрезков, пересе кающих ее границы. Кроме того, представив рабочий список Конспект лекций (множество горизонтальных отрезков) в виде оптимальной струк туры данных, обновление данных по мере перемещения линии развертки можно будет производить за время O ( log n ). В этом случае полное количество операций составит O ( n log n + k ), где k – сумма вершин и точек пересечения фигур. В самом худшем () случае значение k теоретически может соответствовать O n 2, и поэтому асимптотическая сложность здесь такая же, как и в слу чае битовой карты. Однако в реальной топологии количество то чек пересечения намного меньше количества вершин, и векторный алгоритм обычно дает гораздо лучшие результаты, чем алгоритм битовой карты. На рис. 1.87 и 1.88 представлены фигуры с одина ковой геометрией, но количество результирующих прямоугольни ков во втором случае существенно меньше, чем количество ячеек сетки в первом.

1.7. КРАТКИЙ ОБЗОР ПРОДУКЦИИ ВЕДУЩИХ ФИРМ-РАЗРАБОТЧИКОВ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ К настоящему времени определились основные фирмы-разра ботчики программного обеспечения в области создания САПР проектирования электронной аппаратуры, в том числе и систем проектирования и контроля топологии ИМС, начиная с пакетов, позволяющих провести разработку и контроль топологии относи тельно простых ИМС до СБИС.

Общепризнанными мировыми лидерами в этой области являют ся следующие четыре фирмы, главные офисы которых расположе ны на западе территории США в штатах Орегон и Калифорния:

1. Cadence Design Systems, Inc.

2. Magma.

3. Mentor Graphics.

4. Synopsys.

Дадим более подробную характеристику каждой из перечис ленных выше фирм и тем системам программного обеспечения, которые ими были разработаны для сквозного проектирования эле ментной базы электронной аппаратуры. В том числе будут рас смотрены и разработанные указанными фирмами пакеты программ 152 Автоматизированное проектирование наносистем ного обеспечения для проектирования топологии СБИС, которые в настоящее время ими поставляются и сопровождаются.

1.7.1. ФИРМА CADENCE DESIGN SYSTEMS, INC.

Фирма Cadence Design Systems, Inc. была образована в 1988 г.

в результате слияния двух фирм-пионеров в области автоматиза ции проектирования в электронике – фирмы ECAD, Inc. и фирмы SDA Systems. С тех пор фирмой Cadence разработано программное обеспечение для САПР, используемых при проектировании аппа ратных средств на различных уровнях представления, начиная от уровня топологических слоев и до системного уровня.

Главный офис компании расположен в г. Сан-Хосе (шт. Кали форния, США). Число сотрудников фирмы во всем мире составля ет несколько тысяч человек.

Программное обеспечение фирмы Cadence, используемое для автоматизации проектирования в электронике, охватывает следую щие области:

проектирование на системном уровне (system-level design);

проверка функционирования (functional verification);

эмуляция и ускорение (emulation and acceleration);

синтез, размещение и трассировка (synthesis/place and route);

проектирование аналоговых схем, высокочастотных схем и схем смесителей сигналов (analog, RF, and mixed-signal design);

разводка полузаказных ИМС (custom IC layout);

верификация на физическом уровне и анализ (physical verifi cation and analysis);

разработка корпусов ИМС (IC packaging);

проектирование печатных плат (PCB design).

Фирма Cadence обеспечивает серию программ моделирования, называемых NC-Verilog, NC-VHDL и NC-SC, используемых для моделирования в средах разработки электронной аппаратуры Verilog, VHDL и SystemC. Эти программы моделирования рабо тают на платформе верификации, называемой Incisive, которая используется для верификации проектов на любом уровне – от уровня вентилей и до системного уровня.

Среда BuildGates является инструментом синтеза фирмы Ca dence, с помощью которого в среде Verilog генерируется список цепей (net-list). После этого среда Encounter выполняет все другие Конспект лекций задачи, включая начальное планирование (floor-planning), разме щение (placement), генерацию тактовых последовательностей (clock tree generation), трассировку (routing), анализ во временной области (timing analysis), анализ рассеиваемой мощности (power analysis) и интеграцию сигналов (signal integrity). Среда Test ис пользуется для ATPG and DFT-проектирования и анализа.

1.7.2. ФИРМА MAGMA Как и у предшествующей фирмы, центральный офис фирмы Magma расположен в г. Сан-Хосе, шт. Калифорния, находящемся недалеко от Сан-Франциско. Число сотрудников – до 900 человек.

Средства автоматизации проектирования фирмы Magma пред ставляют собой программные комплексы для автоматизации про ектирования в электронике (EDA), которые обеспечивают проек тирование кристалла, содержащего до нескольких миллионов вен тилей (to handle multimillion-gate). Программные средства фирмы Magma обеспечивает комплексное (complete) проектирование от уровня регистровых передач (RTL) до топологических файлов формата GDSII, включая (flow includes) планирование разработки (design planning), прототипирование (prototyping), синтез (synthesis), размещение и трассировку (place and route), и интегрированный расчет сигналов и мощности, совместимые с проектированием кристалла (signal and power integrity chip design capabilities) в ок ружающую среду (an integrated environment). Программное обес печение фирмы Magma также включает продукты для перспектив ного физического синтеза (advanced physical synthesis) и средства разработки архитектуры (architecture development tools) для про граммируемых логических приборов (programmable logic devices, PLDs) и извлечения паразитных ёмкостей (capacitance extraction).

Средство Blast Create фирмы Magma обеспечивает предсказуе мый путь (a predictable path) от уровня регистровых передач к размещению вентилей (placed gates). Оно является интегриро ванным в окружающую среду (an integrated environment) для об щей логики (general logic) и высококачественного синтеза данных для синтеза данных-путей (high-performance data-path synthesis), DFT-анализа и ввода (insertion), физического синтеза (physical syn thesis), оптимизации рассеиваемой мощности (power optimization) и статического временного анализа (static timing analysis). Средст во Blast DFT обеспечивает качество испытаний (test quality) и поля 154 Автоматизированное проектирование наносистем управления (field management), с помощью которого фирма Magma осуществляет проектирование (design flow). Оно поддерживает не сколько DFT-стратегий, таких как полное сканирование (full-scan) ATPG, память и логику (memory and logic) BIST, TAM и граничное сканирование (Boundary Scan). Средство Blast Power обеспечивает решение для оптимизации мощности (a solution for power optimiza tion) и менеджмента (management).

1.7.3. ФИРМА MENTOR GRAPHICS Фирма Mentor Graphics основана в 1981 г. Центральный офис фирмы располагается в г. Уилсонвилл (Wilsonville), находящимся вблизи г. Портленд (штат Орегон). Количество сотрудников фир мы, работающих на нее во всем мире, составляет порядка 4500 че ловек. Прибыль фирмы за последний год, несмотря на финансовый кризис, составила порядка 800 млн. долл. Фирма располагает бо лее чем 70 офисами, разбросанными по всему миру.

Фирма Mentor Graphics предоставляет (an event-driven) симуля тор, называемый Modelsim, который поддерживает верификацию (supports assertions). Это делает его основным средством для обес печения контроля (a useful assertion-based verification tool). Modelsim может создавать входную информацию для сред Verilog, VHDL, System Verilog или SystemC.

Программный пакет Leonardo Spectrum указанной фирмы явля ется инструментом синтеза трансляции регистровых передач, ко торый преобразует его (that converts its) в выходную информацию для систем Verilog, VHDL и System Verilog в список цепей (into net-lists) для целей ASIC и (for both ASIC and PLD targets). Разра ботчик может управлять (adjust) процессом синтеза (the synthesis process) для оптимизации (to optimize) массивов (area), задержек (delay) или того и другого одновременно.

Программный пакет DFT advisor является инструментом анали за и синтеза тестов (is a testability analysis tool and test synthesis tool), используемым для того, чтобы осуществить (used to insert) полное сканирование при проектировании (full scan into the design).

Он также обеспечивает несколько методов (several methods) для разделения частичного сканирования (for partial scan selection).

Программный пакет LBISTArchitect является BIST-программой ввода (insertion program), которая анализирует объект проектиро вания (of the design), синтезирует тестовые структуры (synthesizes Конспект лекций test structures) в проекте (into the design) и находит ошибки проекта (finds the design’s fault coverage).

ATPG-инструментарий для полного контроля проекта (for full scan design) называется FastScan. Он использует новаторский ме тод сжатия (It uses an innovative compression method) для генерации вектора компактных испытаний (to generate compact test vectors).

Он поддерживает экстенсивные модели ошибок (extensive fault models), включающие поиск дефектов (stuck-at), IDDQ, трансля цию и пути задержек (path delay). Пакет FlexTest является ATGP инструментом для несканируемых (nonscan) или частично скани руемых проектов (partial scan designs). Он поддерживает модели рование ошибок (fault simulation) для функциональных векторов (for functional vectors) и также поддерживает поиск дефектов, IDDQ, трансляцию (transition) и модели путей задержки ошибок (path delay fault models).

1.7.4. ФИРМА SYNOPSYS Центральный офис фирмы Synopsys находится в г. Хиллсборо, так же как и в предыдущем случае, расположенном неподалеку от г. Портленда (штат Орегон).

Фирма Synopsys обеспечивает проектировщиков программой моделирования, называемой VCS, которая работает со стандарт ным HDLs-описанием, включающим возможность работы с язы ками Verilog, VHDL, System Verilog, и SystemC в качестве входных языков. Эта программа моделирования поддерживает конструкции (assertions) языка System Verilog, что делает его целесообразным (it suitable) для использования в качестве инструмента верифика ции (to be used as a verification tool).

Программный продукт Behavioral Compiler фирмы Synopsys яв ляется инструментом высокоуровневого синтеза, который позво ляет обеспечить пользователей (that allows users) инструментом для синтеза входного описания перед (behavioral) HDL input descriptions) HDL-входным описанием. Программный продукт DFT Compiler позволяет разработчикам быстро и легко получить высококачественную систему тестов в самом начале процесса про ектирования (implement high-quality test early in the design flow).

Программный продукт DFT Compiler поддерживает уровень реги стровых передач и уровень вентилей (gate-level). Кроме того, он позволяет выполнить контроль правил проектирования (scan de 156 Автоматизированное проектирование наносистем sign rule checking), ограниченно-оптимизированный синтез тестов (constraint-optimized test synthesis) и верификацию наличия ошибок (fault coverage verification).

Фирма Synopsys также предоставляет инструмент для анализа потребляемой мощности (a power analysis tool). Программный продукт PrimePower является инструментом анализа мощности, потребляемой всем кристаллом СБИС в динамическом режиме, и позволяет выполнить эти расчеты для ASIC-микросхем.

1.8. ЛИТЕРАТУРА 1. Ватанабэ М., Асада К., Кани К., Оцуки Т. Проектирование СБИС / Пер. с яп. – М. : Мир, 1988. – 304 с.

2. Эйрис Р. Проектирование СБИС. Метод кремниевой компи ляции / Пер. с англ. – М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.

– 456 с.

3. Емельянов В. А. Быстродействующие цифровые КМОП БИС.

– Мн. : Полифакт, 1998. – 326 с.

4. Проектирование специализированных КМОП БИС на основе БМК 5501ХМ2 : учебное пособие / Под ред. В. В. Ермака. – М. : МГИЭТ (ТУ), 1996. – 180 с.

5. Фейнберг В. З. Геометрические задачи машинной графики боль ших интегральных схем. – М. : Радио и связь, 1987. – 176 с.

6. Строгонов А. В. Проектирование цифровых БИС : учебное пособие. Часть 1. – Воронеж : Воронеж. гос. техн. ун-т, 2004.

7. Браун Д. М., Геццо М., Пимбли Дж. М. Направления перспек тивной технологии: субмикронные КМОП-схемы и их техноло гия // ТИИЭР. – 1986. – Т. 74. – № 12. – С. 93–120.

8. Технология СБИС. В 2-х кн. Кн. 2. / Пер. с англ.;

Под ред. С. Зи.

– М. : Мир, 1986. – 453 с.

9. Холтон У. С. Перспективы развития КМОП-технологии // ТИИЭР. – 1986. – Т. 74. – № 12. – С. 56–83.

10. Mead C. A. and Conway L. A. Introduction to VLSI Systems. – Reading, Mass. : Addison-Wesley, 1980.

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ 2.1. НОРМАТИВНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ В данном разделе представлены материалы, являющиеся норма тивными документами по дисциплине «Автоматизированное проек тирование наносистем». Приведен учебно-методический комплекс по дисциплине, а также примерная базовая программа дисциплины.

2.1.1. ИНФОРМАЦИОННАЯ СПРАВКА ПО ДИСЦИПЛИНЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАНОСИСТЕМ Направление «Нанотехнология» с профилем подготовки «Наноинженерия»

Кафедра ИУ- Канд. техн. наук, доцент Андрей Игоревич Власов;

д-р техн. наук, профессор Людмила Анатольевна Зинченко;

канд. техн. наук, доцент Владимир Васильевич Макарчук;

канд. техн. наук, с. н. с. Илья Анатольевич Родионов, тел. (499) 263-65- Основная цель дисциплины: профессиональная подготовка в области применения систем автоматизированного проектирования наносистем в конструкторско-технологическом проектировании.

Планируемые результаты изучения дисциплины Задачи дисциплины – формирование знаний, умений и навы ков по следующим направлениям деятельности:

158 Автоматизированное проектирование наносистем математический аппарат, используемый в САПР наносистем;

автоматизированное проектирование наносистем на основе различных моделей элементов наносистем (классические модели;

полуклассические модели;

модели, основанные на квантовой механике);

автоматизированное проектирование наносистем на основе макромоделей;

конструкторское проектирование наносистем;

программное обеспечение автоматизированного проекти рования наносистем.

В результате изучения дисциплины приобретаются следую щие профессиональные знания, умения и навыки.

Студент должен знать:

содержание основных этапов проектирования наносистем;

теоретические основы САПР наносистем и используемый в этих целях математический аппарат;

особенности проектирования наносистем на основе различ ных моделей элементов наносистем (классические модели;

полуклассические модели;

модели, основанные на кванто вой механике);

особенности применения макромоделей для проектирова ния наносистем;

особенности конструкторского проектирования наносистем.

Студент должен уметь:

разрабатывать формальные процедуры решения задач про ектирования наносистем;

моделировать элементы наносистем адекватно протекаю щим в них тепловым, механическим, электромагнитным и другим физическим процессам;

разрабатывать: а) схемы алгоритмов;

б) программы реше ния на ЭВМ частных задач проектирования наносистем на основе языка VHDL и его расширения VHDL-AMS, на осно ве языка Verilog и его расширения Verilog-A и на основе эк вивалентных схем замещения;

применять программное обеспечение систем автоматизиро ванного проектирования наносистем при решении задач проектирования наносистем.

Студент должен приобрести навыки:

использования современных методов и средств автомати зированного проектирования наносистем;

Методические материалы разработки математических моделей элементов наносистем с использованием средств ВТ;

решения на ЭВМ частных задач проектирования наноси стем на основе языка VHDL и его расширения VHDL-AMS, на основе языка Verilog и его расширения Verilog-A и на основе эквивалентных схем замещения;

применения интегрированных маршрутов автоматизиро ванного проектирования наносистем;

интеграции систем автоматизированного проектирования наносистем в комплексные АСУП предприятий.

Место дисциплины в учебном плане специальности Место дисциплины в учебном плане: дисциплина способст вует формированию навыков конструкторского проектирования наносистем, решению системных задач, решаемых при курсовом и дипломном проектировании.

Дисциплина требует активного применения ранее полученных знаний и умений по математики, физике, основам САПР, моде лирования физико-механических компонентов наносистем.

Материал дисциплины является основой для изучения курса «Конструкторское проектирование микро- и наносистем», квали фикационной работы и дипломного проекта.

Структура 1. Введение в методологию топологического проектирова ния объектов наноинженерии.

Современная элементная база для построения микро- и нано систем. Общие сведения о проектировании логических схем.

Анализ особенностей этапов проектирования логических схем. Ло гические элементы и дешифраторы. Триггеры и регистры. Счет чики и делители частоты. Мультиплексоры. Постоянные запоми нающие устройства – ПЗУ (ROM). Оперативные запоминающие устройства – ОЗУ (RAM). Особенности задач топологического проектирования.

2. Состав и назначение конструкторско-технологического документа «Правила проектирования».

Назначение конструкторско-технологического документа «Пра вила проектирования». Основные термины, используемые при описании конструктивно-топологических ограничений. Состав 160 Автоматизированное проектирование наносистем конструкторско-технологического документа «Правила проекти рования».

3. Методология топологического проектирования объектов наноинженерии.

Общие сведения о методологии топологического проектиро вания объектов наноинженерии. Упрощенное проектирование топологии. Метод вентильных матриц. Метод стандартных бло ков. Критерии оценки эффективного размещения блоков и трас сировки межсоединений. Разделение и группирование логиче ских схем. Алгоритмы размещения.

4. Инструментарий топологического проектирования объ ектов наноинженерии.

Общая структура системы топологического проектирования.

Графический редактор. Рисование топологии. Редактирование топологии. Алгоритмы трассировки межсоединений.

5. Принципы и методы топологического проектирования СБИС на n-канальных МОП-транзисторах.

Связь топологии ИМС с технологическим процессом ее изго товления. Правила топологического проектирования Мида–Конвей.

Топология периферийной области кристалла. Символьный метод проектирования топологии.

6. Инструментарий контроля конструктивно-технологи ческих ограничений в топологии объектов наноинженерии.

Алгоритмы контроля соблюдения топологических норм. Ал горитм контроля зазоров в двух слоях. Верификация топологии.

Краткий обзор продукции ведущих фирм-разработчиков про граммного обеспечения для топологического проектирования.

Организация учебных занятий по дисциплине Дисциплина построена по модульному принципу, изучение модулей завершается выполнением студентами контрольных ра бот. Отдельные вопросы предлагаются для самостоятельного оз накомления.

Все практические занятия проходят в компьютерном классе с использованием специализированного компьютерного программ ного обеспечения и мультимедийных средств. В рамках практи ческих занятий по курсу «САПР наносистем» выполняется зада ние по проектированию наносистем на основе языка VHDL и его расширения VHDL-AMS, на основе языка Verilog и его расширения Verilog-A и на основе эквивалентных схем замещения.

Методические материалы Домашнее задание:

разработка алгоритмов и программ моделирования нано систем на основе языка VHDL и его расширения VHDL-AMS;

разработка алгоритмов и программ моделирования нано систем на основе языка Verilog и его расширения Verilog-A;

изучение на ЭВМ использования эквивалентных схем за мещения для проектирования наносистем;

исследование на ЭВМ влияния паразитных параметров на результаты проектирования наносистем.

Семестр – 6-й (экзамен).

Методическое обеспечение Литература 1. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирова ния : учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. :

Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. – 446 с.

2. Шахнов В. А., Панфилов Ю. В., Власов А. И. и др. Нанораз мерные структуры: классификация, формирование и исследо вание. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. – 100 с.

3. Немудров В., Мартин Г. Системы-на-кристалле. Проектиро вание и развитие. – М. : Техносфера, 2004. – 212 с..

Мультимедийные и интерактивные средства, электронные учебники Для информационно-методического обеспечения курса ис пользуются дополнительные справочные материалы, библиотека литературы и глоссарий терминов.

Объем. Всего 85 ч, в том числе лекции – 34 ч, лабораторные работы (практические семинары) – 34 часа, самостоятельная проработка разделов курса, подготовка к контрольным меро приятиям – 17 ч.

Приложения (на CD-диске) 1. Дополнительные методические материалы.

162 Автоматизированное проектирование наносистем 2.1.2. ПРИМЕРНАЯ БАЗОВАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана»

(МГТУ им. Н. Э. Баумана) УТВЕРЖДАЮ Первый проректор – проректор по учебной работе МГТУ им. Н. Э. Баумана _ Е. Г. Юдин «_» _ _ г.

Дисциплина для учебного плана специальности(ей): магистров по направлению «Нанотехнология» с профилем подготовки «Наноинженерия»

Факультета(ов) – Информатика и системы управления (ИУ) АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАНОСИСТЕМ Автор(ы): доцент А. И. Власов, профессор Л. А. Зинченко, доцент В. В. Макарчук, И. А. Родионов Кафедра ИУ-4 «Проектирование и технология производства электронной аппаратуры»

Объем занятий, зач. ед.

Виды занятий Всего, 6-й семестр зач. ед. 17 недель Лекции 1 Семинары 1 Лабораторные работы – – Самостоятельная работа 0,5 0, Итого: 2,5 2, Проверка знаний: Экзамен Виды самостоятельной Объем, зач. ед. / выполнение, неделя выдачи-сдачи работы и контрольных Всего, 6-й семестр мероприятий зач. ед. 17 недель Домашнее задание № 1 0,25 0,25 / 5– № Рубежный контроль № 1 0,25 0,25 / № № Контрольная работа № 1 – – № Курсовой проект – – Курсовая работа – – Москва, Методические материалы Программа составлена на основании Государственного образо вательного стандарта высшего профессионального образования.

Содержит государственные требования к минимуму содержания и уровня подготовки бакалавра по направлению подготовки «На ноинженерия».

Раздел 1. Цели и задачи дисциплины Цель дисциплины: получение студентами знаний о системах автоматизированного проектирования наносистем.

Задачами дисциплины является изучение:

математического аппарата, используемого в САПР наносистем;

автоматизированного проектирования наносистем на основе различных моделей элементов наносистем (классические модели, полуклассические модели;

модели, основанные на квантовой механике);

автоматизированного проектирования наносистем на основе макромоделей;

конструкторского проектирования наносистем;

программного обеспечения автоматизированного проектиро вания наносистем.

Примечание. Изучение данной дисциплины базируется на следующих курсах (разделах курсов):

«Линейная алгебра и функции многих переменных»;

«Физика»;

«Моделирование физико-механических компонентов нано систем»;

«Основы САПР»;

«Физические основы микро- и наноэлектроники».

После освоения данной дисциплины студент подготовлен для изучения следующих курсов учебного плана:

исследовательской части курсового проекта, курсовых работ и выпускной квалификационной работы;

дисциплины «Конструкторское проектирование микро- и на носистем».

Раздел 2. Знания, умения и навыки, получаемые после освоения дисциплины 2.1. Студент должен знать:

содержание основных этапов проектирования наносистем;

164 Автоматизированное проектирование наносистем теоретические основы САПР наносистем и используемый в этих целях математический аппарат;

особенности проектирования наносистем на основе различ ных моделей элементов наносистем (классические модели, полуклассические модели;

модели, основанные на квантовой механике);

особенности применения макромоделей для проектирования наносистем;

особенности конструкторского проектирования наносистем.

2.2. Студент должен уметь:

использовать современные методы и средства автоматизиро ванного проектирования наносистем в научно-исследователь ской и производственно-технологической деятельности;

разрабатывать маршруты автоматизированного проектиро вания наносистем в зависимости от особенностей проекти руемых наносистем;

проектировать наносистемы с учетом особенностей техноло гии производства наносистем;

разрабатывать алгоритмы автоматизированного проектиро вания наносистем.

2.3. Студент должен иметь навыки:

использования современных методов и средств автоматизи рованного проектирования наносистем;

разработки математических моделей наносистем с использо ванием средств ВТ;

решения на ЭВМ частных задач проектирования наносистем на основе языка VHDL и его расширения VHDL-AMS, на ос нове языка Verilog и его расширения Verilog-A и на основе эквивалентных схем замещения;

применения интегрированных маршрутов автоматизирован ного проектирования наносистем.

Раздел 3. Содержание дисциплины Лабора № Лек- Семина- Лите Раздел дисциплины торные п/п ции, ч ры, ч ратура работы, ч 1 2 3 4 5 6-й семестр 34 34 – – Методология автоматизи рованного проектирования 1 2 2 – [1–6] наносистем Методические материалы 1 2 3 4 5 Общие сведения о процедурах 2 моделирования и проектиро- 4 6 – [1–3] вания в САПР наносистем Промышленные САПР для 3 2 – – [3, 7–9] проектирования наносистем Использование макромоделей 4 10 16 – [1, 3, 10] в САПР наносистем Конструкторское проектиро 5 16 10 – [1, 3, 7–9] вание наносистем Содержание 1. Введение в методологию топологического проектирова ния объектов наноинженерии.

Современная элементная база для построения микро- и наноси стем. Общие сведения о проектировании логических схем. Анализ особенностей этапов проектирования логических схем. Логические элементы и дешифраторы. Триггеры и регистры. Счетчики и дели тели частоты. Мультиплексоры. Постоянные запоминающие уст ройства – ПЗУ (ROM). Оперативные запоминающие устройства – ОЗУ (RAM). Особенности задач топологического проектирования.

2. Состав и назначение конструкторско-технологического документа «Правила проектирования».

Назначение конструкторско-технологического документа «Пра вила проектирования». Основные термины, используемые при опи сании конструктивно-топологических ограничений. Состав конст рукторско-технологического документа «Правила проектирования».

3. Методология топологического проектирования объектов наноинженерии.

Общие сведения о методологии топологического проектирова ния объектов наноинженерии. Упрощенное проектирование топо логии. Метод вентильных матриц. Метод стандартных блоков.

Критерии оценки эффективного размещения блоков и трассировки межсоединений. Разделение и группирование логических схем.

Алгоритмы размещения.

4. Инструментарий топологического проектирования объ ектов наноинженерии.

Общая структура системы топологического проектирования.

Графический редактор. Рисование топологии. Редактирование то пологии. Алгоритмы трассировки межсоединений.

5. Принципы и методы топологического проектирования СБИС на n-канальных МОП-транзисторах.

166 Автоматизированное проектирование наносистем Связь топологии ИМС с технологическим процессом ее изготов ления. Правила топологического проектирования Мида–Конвей.

Топология периферийной области кристалла. Символьный метод проектирования топологии.

6. Инструментарий контроля конструктивно-технологичес ких ограничений в топологии объектов наноинженерии.

Алгоритмы контроля соблюдения топологических норм. Алго ритм контроля зазоров в двух слоях. Верификация топологии.

Краткий обзор продукции ведущих фирм-разработчиков про граммного обеспечения для топологического проектирования.

Раздел 4. Семинары Объем, Литера п/п Тема семинара ч тура 6-й семестр 1 Особенности проектирования наносистем 2 [1–6] Моделирование элементов наносистем с исполь 2 6 [1–6] зованием моделей различных уровней иерархии Применение VHDL-AMS для моделирования 3 2 [1, 10] элементов наносистем Возможности пакета SMASH для проектирования 4 4 [1, 10] наносистем на основе VHDL-AMS Применение Verilog-A для моделирования 5 2 [1] элементов микро- и наносистем Возможности пакета SMASH для проектирования 6 4 [1] наносистем на основе Verilog-A Применение эквивалентных схем замещения 7 4 [1, 3] для проектирования микро- и наносистем Исследование на ЭВМ влияния паразитных 8 6 [1, 3] параметров на характеристики микро- и наносистем Методики улучшения топологии для повышения [1, 3, 9 выхода годных микро- и наносистем 7–9] Содержание Семинар № 1. Особенности проектирования наносистем. Осо бенности проектирования наносистем. Используемые модели и их сравнительная характеристика.

Семинар № 2. Моделирование элементов наносистем с ис пользованием моделей различных уровней иерархии. Модели рование элементов наносистем с использованием моделей различ ных уровней иерархии (классические модели;

полуклассические модели;

модели, основанные на квантовой механике). Особенно Методические материалы сти эквивалентных схем замещения, построенных на основе ре зультатов моделирования элементов наносистем.

Семинар № 3. Применение VHDL-AMS для моделирования элементов наносистем. Особенности языка VHDL-AMS. Элемен ты языка VHDL-AMS. Частные задачи моделирования элементов наносистем с использованием моделей на VHDL-AMS.

Семинар № 4. Возможности пакета SMASH для проектиро вания наносистем на основе VHDL-AMS. Получение первона чальных навыков работы с пакетом SMASH. Решение частных за дач анализа элементов наносистем с использованием пакета SMASH с использованием VHDL-AMS.

Семинар № 5. Применение Verilog-A для моделирования эле ментов наносистем. Особенности языка Verilog-A. Элементы языка Verilog-A. Частные задачи моделирования элементов наносистем с использованием моделей на Verilog-A.

Семинар № 6. Возможности пакета SMASH для проектиро вания наносистем на основе Verilog-A. Решение частных задач анализа элементов наносистем с использованием пакета SMASH с использованием Verilog-A.

Семинар № 7. Применение эквивалентных схем замещения для проектирования наносистем. Решение частных задач проектирова ния наносистем с использованием эквивалентных схем замещения.

Семинар № 8. Исследование на ЭВМ влияния паразитных параметров на характеристики наносистем. Решение частных за дач учета паразитных параметров при проектировании наносистем.

Семинар № 9. Методики улучшения топологии для повыше ния выхода годных наносистем. Решение частных задач улучше ния топологии для повышения выхода годных наносистем.


Раздел 5. Лабораторные работы Объем, Литера № п/п Тема лабораторной работы ч тура 6-й семестр – Раздел 6. Самостоятельная работа № п/п Тема самостоятельной работы Объем, ч Литература 6-й семестр 1 Самостоятельная проработка курса лекций 8 [1–10] 2 Домашнее задание. Разработка алгоритмов и программ моделирования наносистем 9 [1, 3, 7–10] по варианту задания 168 Автоматизированное проектирование наносистем Содержание Самостоятельная проработка курса лекций. Самостоятель ная проработка курса лекций проводится по литературе, приве денной в разделе 8.

Домашнее задание. Разработка алгоритмов и программ моде лирования наносистем.

Выдача – 5-я неделя, сдача – 14-я неделя.

Целью данного домашнего задания является получение практи ческих навыков разработки алгоритмов и программ моделирова ния наносистем.

Раздел 7. Курсовой проект, курсовая работа Объем, Литера № п/п Тема курсового проектирования, курсовой работы ч тура 6-й семестр – Раздел 8. Учебно-методические материалы Основная литература 1. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования :

учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. – 446 с.

2. Шахнов В. А., Панфилов Ю. В., Власов А. И. и др. Наноразмер ные структуры: классификация, формирование и исследова ние. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. – 100 с.

3. Немудров В., Мартин Г. Системы-на-кристалле. Проектиро вание и развитие. – М. : Техносфера, 2004. – 212 с.

Дополнительная литература 4. Драгунов В. П., Неизвестный И. Г., Гридчин В. А. Основы наноэлектроники. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2000. – 332 с.

5. Наноматериалы. Нанотехнологии. Наносистемная техника :

сборник статей / Под ред. П. П. Мальцева. – М. : Техносфера, 2006.

6. Пул Ч. (мл.), Оуэнс Ф. Нанотехнологии : учебное пособие для вузов. Пер. с англ. / Ред. пер. Ю. И. Головин;

Доп. В. В. Лучи нин. – 2-е изд., доп. – М. : Техносфера, 2006. – 334 с.

Методические материалы 7. Иванов А. А. Среда проектирования компании Cadence. Об щий обзор // Электроника: НТБ. – 2003. – № 5. – С. 28–30.

8. Кравченко В., Радченко Д. САПР компании Synopsys. Основ ные средства и возможности // Электроника: НТБ. – 2003. – № 5. – С. 31–33.

9. Лохов А. Главный калибр компании Mentor Graphics // Элек троника: НТБ. – 2006. – № 2. – С. 64–68.

10. Грушвицкий Р. И. Проектирование систем на микросхемах с программируемой структурой. – СПб. : БХВ-Петербург, 2006.

Наглядные материалы и пособия 1. Плакаты с изображением алгоритмов решения частных задач автоматизированного проектирования наносистем.

2. Демонстрационные версии программного обеспечения, програм мное обеспечение по академической лицензии и свободно рас пространяемое программное обеспечение. Использование ТСО (плакаты, персональные ЭВМ) Методические указания по изучению дисциплины 1. Учитывая общую тенденцию современного научного познания к формализации, изучение дисциплины «Автоматизированное проектирование наносистем» должно организовываться как изучение системной, многовариантной проблемы, исследуе мым объектам которой свойственны многообразие связей эле ментов, отражающих объективную реальность, специфическая методология моделирования и проектирования, а также осо бый научный и практический аппарат.

2. Методологически дисциплина должна строиться на основе оп тимального соотношения теоретических и прикладных вопро сов с обязательным участием студентов в самостоятельном исследовании оригинальных частных задач проектирования наносистем.

3. Теоретические основы должны излагаться в такой мере, чтобы показать общие принципы применения современных методов и алгоритмов проектирования наносистем к решению конкрет ных задач профессиональной деятельности. Содержание соот ветствующих тем разделов должно быть направлено на усиление роли фундаментальных знаний в теоретической и практической подготовке студентов, способствовать формированию у студен 170 Автоматизированное проектирование наносистем тов фундаментальных системных знаний, развивать творческие способности будущих специалистов.

4. Прикладные вопросы должны ориентировать студентов на решение типовых задач моделирования и проектирования на носистем, выбор адекватных физическим процессам в наноси стемах моделей, методов, алгоритмов, прикладных пакетов и технических средств, обладающих максимальной эффектив ностью. Поэтому во всех разделах предусмотрены темы, со держание которых связано с формированием и развитием у бу дущих специалистов практических навыков решения задач проектирования наносистем с использованием систем автома тизированного проектирования. Прикладные вопросы дисцип лины рассмотрены в каждой лекции либо в виде аналитиче ских примеров, либо на примерах использования пакетов при кладных программ.

5. Темы дисциплины, по которым имеются доступные учебно методические материалы и учебная литература, студенты изу чают самостоятельно под контролем преподавателя. Такими темами являются: 1) интегрированные маршруты проектирова ния и 2) технологии изготовления наносистем.

6. В лекционной аудитории желательно использовать кинофиль мы, видеофильмы и плакаты с целью формирования у студен тов зрительного образа изучаемых в курсе методов, алгорит мов и технических средств. Важно применять наглядные по собия в виде образцов объектов проектирования, технических заданий на их проектирование и схем алгоритмов проектиро вания наносистем.

7. Кроме лекционных курсов программой предусматриваются прак тические занятия по основным разделам курса, которые прово дятся в компьютерном классе с использованием ПЭВМ с ком плектом специализированного программного обеспечения, и ру бежный контроль знаний студентов.

Программа составлена:

доцент А. И. Власов профессор Л. А. Зинченко доцент В. В. Макарчук И. А. Родионов Методические материалы 2.2. СТРУКТУРА И СОСТАВ ФОНДОВ ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Фонды оценочных средств по дисциплине представляют собой варианты экзаменационных билетов, примерный перечень вопро сов для рейтинговых и контрольных мероприятий.

2.2.1. ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ РЕЙТИНГОВЫХ И КОНТРОЛЬНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ 1. Основные этапы разработки наносистем.

2. Методология разработки наносистем.

3. Связь моделирования и проектирования наноразмерных систем.

4. Критерии выбора используемой математической модели в САПР наносистем.

5. Полуклассические модели элементов наносистем.

6. Модели элементов наносистем, основанные на квантовой ме ханике.

7. Способы повышения экономичности САПР наносистем.

8. Общие сведения о программном комплексе Virtuoso Custom Design (компания Cadence Design Systems).

9. Общие сведения о программном комплексе Galaxy Design Platform (компания Synopsys).

10. Общие сведения о программном комплексе IC Nanometer Design (компания Mentor Graphics).

11. Применение VHDL-AMS для описания макромоделей элемен тов наносистем.

12. Основные элементы языка VHDL-AMS.

13. Применение Verilog-A для описания макромоделей элементов наносистем.

14. Применение эквивалентных схем замещения в САПР наноси стем.

172 Автоматизированное проектирование наносистем 2.2.2. ВАРИАНТЫ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ БИЛЕТОВ Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № по курсу «Автоматизированное проектирование наносистем»

1. Полуклассические модели элементов наносистем.

2. Модифицированные процедуры проектирования с учетом влияния паразитных параметров на характеристики наносистем.

3. Применение VHDL-AMS для описания макромоделей элементов наносистем.

Утверждаю В. А. Шахнов Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры «» г.

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № по курсу «Автоматизированное проектирование наносистем»

1. Критерии выбора используемой математической модели в САПР наносистем.

2. Методы проектирования наносистем для повышения выхода годных.

3. Применение эквивалентных схем замещения в САПР наносистем.

Утверждаю В. А. Шахнов Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры «» г.

Методические материалы Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № по курсу «Автоматизированное проектирование наносистем»

1. Связь моделирования и проектирования наноразмерных систем.

2. Особенности маршрутов конструкторского проектирования нано систем.

3. Основные элементы языка VHDL-AMS.

Утверждаю В. А. Шахнов Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры «» г.

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № по курсу «Автоматизированное проектирование наносистем»


1. Модели элементов наносистем, основанные на квантовой механике.

2. Иерархическая организация процесса экстракции паразитных па раметров в САПР наносистем.

3. Применение Verilog-A для описания макромоделей элементов на носистем.

Утверждаю В. А. Шахнов Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры «» г.

174 Автоматизированное проектирование наносистем 2.3. СПЕЦИФИКАЦИЯ УЧЕБНЫХ ВИДЕО И АУДИОМАТЕРИАЛОВ, СЛАЙДОВ, ЭСКИЗОВ ПЛАКАТОВ И ДРУГИХ ДИДАКТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 2.3.1. СПЕЦИФИКАЦИЯ СЛАЙДОВ – КОНСПЕКТОВ ЛЕКЦИЙ Число Название раздела слайдов 1. Методология автоматизированного проектирования наносистем.

Роль методов автоматизированного проектирования в совершенство вании конструкций и технологии производства наносистем. Особен ности проектирования наносистем. Состояние проблемы. Терминоло гия, понятия и определения. Методология разработки наносистем.

Основные этапы разработки наносистем.

2. Общие сведения о процедурах моделирования и проектирования в САПР наносистем.

2.1. Общие сведения о процедурах моделирования и проектирования в САПР наносистем. Часть 1. Связь моделирования и проектирова ния наноразмерных систем. Иерархия моделей элементов наносистем:

классические модели;

полуклассические модели;

модели, основанные на квантовой механике. Критерии выбора используемой математиче ской модели.

2.2. Общие сведения о процедурах моделирования и проектирования в САПР наносистем. Часть 2. Способы повышения экономичности САПР наносистем: комбинация моделей различных уровней иерархии в процессе проектирования наносистем, макромодели, декомпозиция, многоуровневое моделирование.

3. Промышленные САПР для проектирования наносистем.

Общие сведения о программном комплексе Virtuoso Custom Design (компания Cadence Design Systems). Программный комплекс Virtuoso Custom Design Platform L для проектов минимальной сложности. Воз можности программного комплекса Virtuoso Custom Design Platform XL.

Возможности программного комплекса Virtuoso Custom Design Platform GXL для проектирования наносистем. Общие сведения о программ ном комплексе Galaxy Design Platform (компания Synopsys). Общие сведения о программном комплексе IC Nanometer Design (компания Mentor Graphics).

4. Использование макромоделей в САПР наносистем. 4.1. Использование макромоделей в САПР наносистем. Часть 1. Осо бенности применения языка VHDL для проектирования наносистем.

Применение расширения VHDL-AMS для описания макромоделей элементов наносистем. Элементы языка VHDL-AMS.

4.2. Использование макромоделей в САПР наносистем. Часть 2. Осо бенности применения языка Verilog для проектирования наносистем.

Методические материалы Применение расширения Verilog-A для описания макромоделей эле ментов наносистем. Элементы языка Verilog-A.

4.3. Использование макромоделей в САПР наносистем. Часть 3. Об щие сведения о пакете Virtuoso AMS Designer Simulator (компания Ca dence Design Systems). Возможности пакета Virtuoso AMS Designer Simulator для проектирования элементов наносистем. Общие сведения о пакете ADMS (компания Mentor Graphics). Возможности пакета ADMS для проектирования элементов наносистем. Общие сведения о пакете SMASH (компания Dolphin Integration). Возможности пакета SMASH для проектирования элементов наносистем на основе VHDL AMS и Verilog-A.

4.4. Использование макромоделей в САПР наносистем. Часть 4.

Применение эквивалентных схем замещения, построенных на основе результатов моделирования элементов наносистем.

4.5. Использование макромоделей в САПР наносистем. Часть 5. Об щие сведения о схемном редакторе Virtuoso Schematic Editor (компа ния Cadence Design Systems). Возможности пакета Virtuoso Spectre Circuit Simulator для проектирования наносистем. Общие сведения о схемном редакторе Design Architecture-IC (компания Mentor Graphics).

Возможности пакета ADMS для проектирования наносистем на основе эквивалентных схем замещения. Возможности пакета SMASH для проек тирования наносистем на основе эквивалентных схем замещения.

5. Конструкторское проектирование наносистем. 5.1. Конструкторское проектирование наносистем. Часть 1. Осо бенности маршрутов конструкторского проектирования наносистем.

Усложнение конструкторско-технологических ограничений для нано систем. Понятие среды редактирования топологии наносистем.

5.2. Конструкторское проектирование наносистем. Часть 2. Про граммное обеспечение для проверки конструкторско-технологических ограничений.

5.3. Конструкторское проектирование наносистем. Часть 3. Пара зитные параметры наносистем. Модифицированные процедуры про ектирования с учетом влияния паразитных параметров на характери стики наносистем. Посттопологическое моделирование.

5.4. Конструкторское проектирование наносистем. Часть 4. Пакет QRC Extraction (компания Cadence Design Systems). Иерархическая организация процесса экстракции. Особенности экстракции для паке тов Virtuoso Custom Design Platform L, Virtuoso Custom Design Platform XL и Virtuoso Custom Design Platform GXL. Применение пакета Virtuoso Custom Design Platform GXL при проектировании наносистем.

5.5. Конструкторское проектирование наносистем. Часть 5. Плат форма Calibre (компания Mentor Graphics). Основные процессы экс тракции платформы Calibre.

5.6. Конструкторское проектирование наносистем. Часть 6. Методы проектирования наносистем для повышения выхода годных. Понятие DFM и DFY.

5.7. Конструкторское проектирование наносистем. Часть 7. Воз можности интеграции различных САПР элементов наносистем в од- ном маршруте проектирования.

176 Автоматизированное проектирование наносистем 2.3.2. ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ ДИДАКТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПО ЛЕКЦИЯМ В данном разделе приведен типовой пример оформления слай дов к лекциям по курсу «Автоматизированное проектирование на носистем».

На первой лекции необходимо ознакомить студентов с целью и задачами курса, а также дать краткую информацию по структуре курса. Пример оформления вводного слайда для первой лекции приведен ниже.

В типовую структуру слайда рекомендуется включать название лекции, название кафедры, университета. В первом слайде реко мендуется сформулировать цель лекции. Заключительный слайд лекции должен систематизировать материал, изложенный в ходе лекции (выводы, рекомендации и т. п.). Пример оформления слай дов для одной из лекций по курсу «Автоматизированное проекти рование наносистем» приведен ниже.

Методические материалы Лекция «Программное обеспечение для проверки конструкторско-технологических ограничений»

178 Автоматизированное проектирование наносистем ЗАКЛЮЧЕНИЕ В рамках проекта, руководствуясь единой концепцией, созданы методические материалы по курсу «Автоматизированное проекти рование наносистем» по направлению подготовки «Нанотехноло гия» с профилем подготовки «Наноинженерия».

При организации учебного процесса бакалавров по направле нию подготовки «Нанотехнология» с профилем подготовки «На ноинженерия» следует уделить особое внимание использованию современных информационных технологий при проектировании наносистем. Разработанный учебно-методический комплекс «Ав томатизированное проектирование наносистем» для бакалавров по профилю подготовки «Наноинженерия» ориентирован на получе ние студентами навыков использования современных промыш ленных систем автоматизированного проектирования наносистем.

Курс «Автоматизированное проектирование наносистем» мо жет читаться в соответствие с методикой, принятой на кафедре, осуществляющей подготовку по тематическому направлению «На ноинженерия». При этом в зависимости от учебных планов от дельные разделы программы могут излагаться либо более расши ренно, либо более сжато. Очередность разделов курса может варь ироваться.

Учитывая стоимость лицензионного программного обеспечения для курса «Автоматизированное проектирование наносистем», при организации учебного процесса бакалавров рекомендуется макси мально использовать возможности научно-образовательных цен тров по наноинженерии.

Автоматизированное проектирование наносистем представляет собой непрерывно развивающуюся и обогащающуюся новыми разделами дисциплину. В связи с этим рекомендуется регулярное обновление курса в соответствие с последними достижениями в указанной области.

Авторы глубоко признательны рецензентам за множество цен ных замечаний и советов, способствовавших улучшению методи ческих материалов.

180 Автоматизированное проектирование наносистем Авторы считают своим приятным долгом выразить глубокую признательность всем своим коллегам, с которыми авторов связы вают многолетние научные связи и контакты, за обсуждение мето дических материалов, позволившее улучшить содержание работы.

Если методические материалы помогут читателю более глубоко понять роль автоматизации проектирования в изучении явлений, происходящих в микро- и наносистемах, то авторы будут считать свою задачу выполненной. Все замечания, предложения и пожела ния по улучшению материалов дисциплины авторами будут с бла годарностью приняты.

Структура и состав учебно-методического обеспечения соот ветствуют требованиям федеральных законов от 10.07.1992 г.

№ 3266-1-ФЗ «Об образовании» (с изменениями и дополнениями) и от 22.08.1996 г. № 125-ФЗ «О высшем и послевузовском профес сиональном образовании» (с изменениями и дополнениями) и Типо вому положению об образовательном учреждении высшего профес сионального образования (высшем учебном заведении), утвержден ному постановлением Правительства РФ от 14 февраля 2008 г. № 71.

ЛИТЕРАТУРА Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования :

1.

учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. – 446 с.

2. Шахнов В. А., Панфилов Ю. В., Власов А. И. и др. Наноразмерные структуры: классификация, формирование и исследование. – М. :

МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. – 100 с.

3. Немудров В., Мартин Г. Системы-на-кристалле. Проектирование и развитие. – М. : Техносфера, 2004. – 212 с.

4. Драгунов В. П., Неизвестный И. Г., Гридчин В. А. Основы наноэлек троники. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2000. – 332 с.

5. Наноматериалы. Нанотехнологии. Наносистемная техника : сборник статей / Под ред. П. П. Мальцева. – М. : Техносфера, 2006.

6. Пул Ч. (мл.), Оуэнс Ф. Нанотехнологии : учебное пособие для вузов.

Пер. с англ. / Ред. пер. Ю. И. Головин;

Доп. В. В. Лучинин. – 2-е изд., доп. – М. : Техносфера, 2006. – 334 с.

7. Иванов А. А. Среда проектирования компании Cadence. Общий об зор // Электроника: НТБ. – 2003. – № 5. – С. 28–30.

8. Кравченко В., Радченко Д. САПР компании Synopsys. Основные сред ства и возможности // Электроника: НТБ. – 2003. – № 5. – С. 31–33.

9. Лохов А. Главный калибр компании Mentor Graphics // Электроника:

НТБ. – 2006. – № 2. – С. 64–68.

10. Грушвицкий Р. И. Проектирование систем на микросхемах с про граммируемой структурой. – СПб. : БХВ-Петербург, 2006.

СОДЕР ЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ........................................................................................... СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ......................................................................... ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................... 1. КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ......................................................................... 1.1. ВВЕДЕНИЕ В МЕТОДОЛОГИЮ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ НАНОИНЖЕНЕРИИ............................. 1.1.1. Современная элементная база для построения микро- и наносистем.............................................................. 1.1.2. Общие сведения о проектировании логических схем......... 1.1.3. Особенности задач топологического проектирования....... 1.2. СОСТАВ И НАЗНАЧЕНИЕ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ДОКУМЕНТА «ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ».................................... 1.2.1. Назначение конструкторско-технологического документа «Правила проектирования»................................ 1.2.2. Основные термины, используемые при описании конструктивно-топологических ограничений..................... 1.2.3. Состав конструкторско-технологического документа «Правила проектирования»................................ 1.3. МЕТОДОЛОГИЯ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ НАНОИНЖЕНЕРИИ............................................................ 1.3.1. Общие сведения о методологии топологического проектирования объектов наноинженерии.......................... 1.3.2. Упрощенное проектирование топологии............................. 1.3.3. Метод вентильных матриц.................................................... 1.3.4. Метод стандартных блоков................................................... 1.3.5. Критерии оценки эффективного размещения блоков и трассировки межсоединений.............................................. 1.3.6. Разделение и группирование логических схем.................... 1.3.7. Алгоритмы размещения......................................................... 1.4. ИНСТРУМЕНТАРИЙ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ НАНОИНЖЕНЕРИИ.......................................................... 1.4.1. Общая структура системы топологического проектирования.................................................................... 1.4.2. Проектирование топологии................................................. Содержание 1.4.3. Редактирование топологии.................................................. 1.4.4. Алгоритмы трассировки межсоединений.......................... 1.5. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СБИС НА n-КАНАЛЬНЫХ МОП-ТРАНЗИСТОРАХ............................ 1.5.1. Связь топологии ИМС с технологическим процессом ее изготовления.................................................................... 1.5.2. Правила топологического проектирования Мида–Конвей........................................................................ 1.5.3. Топология периферийной области кристалла................... 1.5.4. Символьный метод проектирования топологии................ 1.6. ИНСТРУМЕНТАРИЙ КОНТРОЛЯ КОНСТРУКТИВНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ В ТОПОЛОГИИ ОБЪЕКТОВ НАНОИНЖЕНЕРИИ.......................................................... 1.6.1. Алгоритмы контроля соблюдения топологических норм........................................................... 1.6.2. Алгоритм контроля зазоров в двух слоях.......................... 1.6.3. Верификация топологии...................................................... 1.7. КРАТКИЙ ОБЗОР ПРОДУКЦИИ ВЕДУЩИХ ФИРМ-РАЗРАБОТЧИКОВ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.......................................................................... 1.7.1. Фирма Cadence Design Systems, Inc.................................... 1.7.2. Фирма Magma....................................................................... 1.7.3. Фирма Mentor Graphics........................................................ 1.7.4. Фирма Synopsys..................................................................... 1.8. ЛИТЕРАТУРА................................................................................... 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ................................................. 2.1. НОРМАТИВНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ....................... 2.1.1. Информационная справка по дисциплине......................... 2.1.2. Примерная базовая программа дисциплины..................... 2.2. СТРУКТУРА И СОСТАВ ФОНДОВ ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ............................................................................. 2.2.1. Перечень вопросов для рейтинговых и контрольных мероприятий............................................... 2.2.2. Варианты экзаменационных билетов................................. 2.3. СПЕЦИФИКАЦИЯ УЧЕБНЫХ ВИДЕО- И АУДИОМАТЕРИАЛОВ, СЛАЙДОВ, ЭСКИЗОВ ПЛАКАТОВ И ДРУГИХ ДИДАКТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ.................................................................................. 2.3.1. Спецификация слайдов – конспектов лекций.................... 2.3.2. Пример оформления дидактических материалов по лекциям............................................................................ ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................ ЛИТЕРАТУРА........................................................................................... 184 Автоматизированное проектирование наносистем Учебно-методический комплекс по тематическому направлению деятельности ННС «Наноинженерия»

Андрей Игоревич Власов Людмила Анатольевна Зинченко Владимир Васильевич Макарчук Илья Анатольевич Родионов АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАНОСИСТЕМ Редакторы С. Н. Капранов, К. Ю. Савинченко Технические редакторы М. Р. Фишер, А. Л. Репкин Корректор Т. В. Тимофеева Компьютерная графика М. Р. Фишер, Т. Н. Нечиталюк, К. Ю. Савинченко, А. Ю. Тимофеев Дизайн обложки М. Р. Фишер Оригинал-макет подготовлен в редакционно-издательском отделе КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана.

Тел. 8-4842-57-31- Подписано в печать 21.06.2011. Формат 6090/16. Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 11,5. Тираж 500 экз. Заказ № Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская, 5.

Е-mail: press@bmstu.ru http://www.press.bmstu.ru Отпечатано в типографии МГТУ им. Н. Э. Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская, 5.

Тел.: 8-499-263-62-

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.