Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 [ 76 ] 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

всего ОУ. В случае положительных результатов испытаний готовится комплект фотошаблонов и изготавливается некоторое количество пробных образцов. Если при испытании образцов окажется, что они удовлетворяют техническому заданию, то приступают к производству партии микросхем. Если испытания покажут, что требования технического задания не удовлетворяются, то все начинают сначала.

В задачу проектирования интегрального ОУ входит и выбор корпуса, так как на практике они применяются только в корпусах. Корпус должен обладать температурными характеристиками и параметрами, позволяющими отводить все тепло, выделяемое кристаллом. Число выводов у корпуса должно быть больше или равно числу выводов ОУ. Кроме того, размеры корпуса должны быть такими, чтобы в нем мог разместиться кристалл ОУ. Как показывает практика, на одном кристалле выгоднее реализовывать не один, а два и более ОУ, тогда при выборе корпуса необходимо исходить из удвоенного значения теплового выделения и т. д.

Таким образом, на каждом этапе проектирования необходимо тщательно анализировать, исключая вероятные ошибки еще до изготовления пробных образцов. Последовательность проектирования интегрального ОУ показана на рис. 6.21. Из процедуры проектирования можно выделить два этапа; схемотехническое и топологическое проектирование.

Схемотехническое проектирование. Уровень сложности некоторых современных АПИМ с учетом различных паразитных эффектов и внутренних связей зачастую превосходит возможности группы разработчиков, это стало одной из причин применения для этих целей цифровых ЭВМ. Современные цифровые ЭВМ в состоянии промоделировать многие схемы интегральных устройств и проанализировать тысячи различных вариантов. Однако пока цифровую ЭВМ не «научили» синтезировать схему ОУ и синтез при проектировании остался за человеком.

Трудно себе представить замысловатую связь человеческого творчества, порой сплетенного из вдохновений, догадок и озарений. Только ему одному, видимо, подвластен синтез сложных электронных устройств, только он один способен разобраться в хитроумных сплетениях интегральной схемотехники и технологии. Но человек быстро устает, ему необходим надежный иомощ-



ник ЭВМ. Человек и ЭВМ при проектировании ОУ выступают как партнеры. За человеком оставлена интеллектуальная сторона этого непростого дела, а цифровая ЭВМ выполняет черновую, расчетную работу, причем с огромной скоростью. В таком интерактивном (челове» ко-машинном) режиме проектирования лучше всего проявляются лучшие качества каждого из партнеров. Разработчик, используя опыт, знание, интуицию, умение, логику, ум, наконец, талант, творчески решает идеологическую часть проектирования, а ЭВМ, обладая огромным быстродействием, способна выполнять сложнейшие расчеты с высокой надежностью [64].

Для машинных методов проектирования необходимы соответствующие алгоритмы, программы, модели. В качестве моделей пассивных элементов можно использовать модели, рассмотренные в § 2.3, а активных элементов- модели, рассмотренные в § 3.3. Когда схема ОУ синтезирована разработчиком с помощью цифровой ЭВМ, он может ее оптимизировать для получения наилучших характеристик. Следовательно, цифровые ЭВМ оказьшают значительную помощь разработчикам при проектировании интегральных ОУ, позволяют повысить уровень разработок, улучшить качество самого процесса проектирования за счет машинного моделирования схем, а также значительно сократить сроки проектирования и уменьшить его стоимость [40, 64].

Отметим, что проектирование интегральных ОУ является экстремальной задачей, которую математически можно сформулировать как задачу нелинейного про граммирования. Как известно, любое проектирование (в частности, проектирование интегрального ОУ) начинается с задачи формализации проектирования и построения математического описания процесса проектирования. В качестве исходной информации используют данные о назначении ОУ, условиях его эксплуатации и режимах работы его каскадов и отдельных элементов. Все это позволяет сформулировать в общем виде задачу проектирования. Например, такие свойства интегрального элемента, как геометрические размеры, удельное сопротивление активных областей транзисторной структуры, концентрация примесей и т. п., могут варьироваться в некоторой области. Обозначим эти параметры вектором X-{xi, х2, xi) и будем считать их управляющими. Другие свойства ОУ, например, его параметры и ха-



рактеристики, обозначим вектором F=(fb fg, fm) и будем называть их характеристиками. Однако в самом общем случае характеристики ОУ зависят и от внешних случайных причин (температуры, режима питания и т. д.), обозначим их вектором У=г(г/[, г/2, уп). Независимыми переменными будем считать векторы X и У, зависимыми характеристики F.

Тогда задачу проектирования в векторной форме можно записать:

F = FiX, У). (6.35)

В общем случае F{X, У), являясь отображениями между

двумя множествами, могут быть заданы различными способами. Для описания геометрии активных областей транзисторных структур, моделей активных элементов, а также зависимости характеристик от независимых переменных можно воспользоваться положениями, изложенными в § 1.1 и 1.2, где рассматриваются основные понятия о графах и их причинно-следственные связи. Установив причинно-следственные связи, с помощью графов можно описать и влияние удельного сопротивления полупроводниковых активных областей иа параметры интегральных элементов, и влияние дестабилизирующих факторов на параметры усилительного каскада и т. п. (рис. 4.8). Таким образом, независимые переменные, обозначенные нами вектором X, проще описывать с помощью направленных или ненаправленных графов. Воздействие внешних факторов (температуры, напряжения питания, радиации и т. д.) на параметры и характеристики интегрального ОУ также можно описывать с помощью графов

Полагая, что температура и напряжение питания являются независимыми внешними факторами, устанавливаются причинно-следственные связи между дестабилизирующими факторами (температурой, напряжением питания) и параметрами или характеристиками интегрального ОУ. Следовательно, можно получить два ориентированных графа, у которых в одном случае истоком сигнального графа будет приращение напряжения питания (рис. 4.7), в другом - приращение температуры (рис. 4.8), а стоками этих графов и в первом, и во втором случаях будут параметры ОУ. Чтобы определить одновременное воздействие температуры и напряжения





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 [ 76 ] 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90