могут располагаться с шагом, не кратным шагу ДРП. В этом случае
используется простой прием введения фиктивных контактных площадок,
связанных с внутренними частями ячейки. Если трасса к макроячейке
не подходит, то область фиктивной площадки остается свободной.
При разработке САПР БИС на БМК необходимо учитывать требова-
ния к системам, диктуемые спецификой решаемой задачи. К ним отно-
сятся:
1. Реализация сквозного цикла проектирования от схемы до
комплектов машинных документов на изготовление, контроль эксплуа-
тацию матричных БИС.
2. Наличие архива данных о разработках, хранимого на долгов-
ременных машинных носителях информации.
3. Широкое применение интерактивных режимов на всех этапах
проектирования.
4. Обеспечение работы САПР в режиме коллективного пользова-
ния. Учитывая большую размерность залачи проектирования,
большинство существующих САПР матричных БИС реализовано на высо-
копроизводительных ЭВМ. Однако в последнее врем все больше зару-
бежных фирм применяет и мини-ЭВМ.
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Процесс проектирования матричных БИС традиционно делится на
следующие укрупненные этапы:
1. Моделирование функционирования объекта проектирования.
2. Разработка топологии.
3. Контроль результатов проектирования и доработка.
4. Выпуск конструкторской документации.
Рассмотрим каждый шаг в отдельности. Поскольку матричная БИС
является ненастраиваемым и не ремонтоспособным объектом, то необ-
ходимо еще на этапе проектирования обеспечить его правильное
функционирование. Достижение этой цели возможно двумя способами:
созданием макета матричных БИС на основе дискретных элементов и
его испытанием и математическим моделированием. Первый способ свя-
зан с большими временными и стоимостными затратами. Поэтому макет
используется тогда, когда он специально не разрабатывается, а уже
существует (например, при переходе от реализации устройств на пе-
чатных платах к матричным БИС). Второй способ требует создания эф-
фективной системы моделирования схем большого размера, так как при
моделировании необходимо учитывать схемное окружение матричных
БИС, которое по числу элементов во много раз больше самой схемы.
Этап разработки топологии связан с решением следуюших задач:
размещение элементов на БМК, трассировка соединений, корректировка
топологии. Иногда в качестве предварительного шага размещения ре-
шается специальная задача компоновки (распределения элементов по
макроячейкам). В этом случае возможны различные методы решения за-
дачи размещения. Первый метод состоит в том, чтобы после компонов-
ки размещать группы элементов, соответствующих макроячейкам, а за-
тем размещать элементы внутри каждой макроячейки. При этом крите-
рий оптимальности компоновки вклкючает составляющие, определяемые
плотностью заполнения макроячеек и связностью элементов макроячей-
ки. Достоинствами этого метода являются сокращение размерности за-
дачи размещения и сведение исходной задачи к традиционным задачам
компоновки и размещения. Возможность применения традиционных мето-
дов компоновки предопределяется тем, что условие существования ре-
ализации группы элементов в макроячейке для получивших распростра-
нение БМК легко выражается через суммарную площадь элементов и от-
ношение совместимости пар элементов. Отметим, что так как располо-
жение элементов внутри макроячеек существенно влияет на условия
трассировки соединений между макроячейками, рассмотренный метод
решения задачи размещения для некоторых типов БМК может давать
сравнительно низкие результаты.
Другой метод размещения состоит в распределении элементов по
макроячейкам с учетом координат макроячеек. В этом случае в ходе
компоновки определяются координаты элементов с точностью до разме-
ров макроячеек и появляется возможность учета положения транзитных
трасс. Для матричных схем небольшой степени интеграции (до 1000
элементов на кристалле) применяются модификации традиционных алго-
ритмов размещения и трассировки. Для СБИС на БМК необходима разра-
ботка специальных методов.
Задача корректировки топологии возникает в связи с тем, что
существующие алгоритмы размещения и трассировки могут не найти
полную реализацию объекта проектирования на БМК. Возможна ситуа-
ция, когда алгоритм не находит размещение всех элементов на крист-
алле, хотя суммарная площадь элементов меньше площади ячеек на
кристалле. Это положение может быть обусловлено как сложностью
формы элементов, так и необходимостью выделения ячеек для реализа-
ции транзитных трасс. Задача определения минимального числа макро-
ячеек для размещения элементов сложной формы представляет собой
известную задачу покрытия.
Возможность отсутствия полной трассировки обусловлена эврист-
ическим характером применяемых алгоритмов. Кроме того, в отличие
от печатных плат навесные проводники в матричных БИС запрещены.
Поэтому САПР матричных БИС обязательно включает средства корректи-
ровки топологии. При этом в процессе корректировки выполненяются
следующие операции: выделение линии содиняемых фрагментов; измене-
ние положения элементов и трасс с контролем вносимых изменений;
автоматическая трассировки указанных соединений; контроль соот-
ветствия результатов трассировки исходной схеме. Уже сейчас акту-
альной является задача перепроектирования любого фрагмента тополо-
гии. Для матричных БИС таким фрагментом может быть канал для трас-
сировки, или макроячейка, в которой варьируется размещение элемен-
тов и др. Решение последней задачи, помимо реализации функций про-
ектирования с заданными граничными условиями (определяемыми окру-
жением фрагмента), требует разработки аппарата формирования
подсхемы, соответствующей выделенному фрагменту.
На этапе контроля проверяется адекватность полученного проек-
та исходным данным. С этой целью прежде всего контролируется соот-
ветствие топологии исходной принципиальной (логической) схеме. Не-
обходимость данного вида контроля обусловлена корректировкой топо-
логии, выполненной разработчиком, поскольку этог процесс может
сопровождаться внесением ошибок. В настоящее время известны два
способа решения рассматриваемой задачи. Первый сводится к восста-
новлению схемы по топологии и дальнейшему сравнению ее с исходной.
Эта задача близка к проверке изоморфизма графов. Однако на практи-
ке для ее решения может быть получен приемлемый по трудоемкости
алгоритм ввиду существования фиксированного соответствия между не-
которыми элементами сравниваемых объектов. Дополнительная слож-
ность данной задачи связана с тем, что в процессе проектирования
происходит распределение инвариантных объектов (например, логичес-
ки эквивалентных выводов элементов), поэтому для логически тож-
дественных схем могут не существовать одинаковые описания и, сле-
довательно, требуются специальные модели, отображающие инвари-
антные элементы. В общем случае универсальные модели для представ-
ления инвариантных элементов не известны, что и явилось одной из
причин развития второго способа, согласно которому проводится пов-
торное логическое моделирование восстановленной схемы.
Функционирование спроектированной схемы мотает отличаться от
требуемого не только из-за ошибок, внесенных конструктором, но и в
результате образования паразитных элементов. Поэтому для более
полной оценки работоспособности матричных БИС при восстановлении
схемы по топологии желательно вычислять значения параметров пара-
зитных емкостей и сопротивлений и учитывать их при моделировании
на логическом и схемотехническом уровнях.
Существуют причины, по которым перечисленные методы контроля
не позволяют гарантировать работоспособность матричных БИС. К ним
относятся, например, несовершенства моделей и методов моделирова-
ния. Поэтому контроль с помощью моделирования дополняется контро-
лем опытного образца. Для этого на этапе лроектирования с помощью
специальных программ осуществляется генерация тестов для проверки
готовых БИС. Отметим, что при проектировании матричных БИС прове-
дение трудоемкого геометрического контроля не требуется, так как
трассировка ведется на ДРП, а топология элементов контролируется
при их разработке.
Заключительным этапом проектирования матричных БИС является
выпуск конструкторской документации, которая содержит информацию
(на соответствующих носителях) для управления технологическими
станками-автоматами и сопроводительные чертежи и таблицы, состав и
содержание которых регламентируются ГОСТами, а оформление - требо-
ваниями ЕСКД. Для автоматизированного выпуска графической и текст-
овой документации обычно разрабатывается входной язык, который
позволяет: компактно и наглядно описывать отдельные фрагменты до-
кумента; размещать отдельные фрагменты на площади документа;
извлекать требуемую информацию из архива и включать ее во фрагмен-
ты документов; распечатывать требуемый документ.