МАШИННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

— автоматизация этапов разработки и производства интегральных схем и их элементов с помощью электронных вычислительных машин. Интегральные схемы (ИС) являются основой элементной базы вычисл. машин третьего поколения, а М. п. и. с. — один из этапов автоматизации проектирования ЦВМ. Автоматизированная система М. п. и. это комплекс взаимосвязанных алгоритмов и программ, входящих в следующие подсистемы: 1) структурного и логич. моделирования функциональных схем; 2) анализа

и моделирования принципиальных схем; 3) проектирования топологии; 4) статистического проектирования и оптимизации; 5) программного обеспечения работы специализированных устр-в изготовления шаблонов; 6) матем. обеспечения тех. средств машинного проектирования. Структура автоматизированной системы М. п. и. с. не зависит от конкретной элементной базы и технологии, изменение которых определяют достоверностью моделей математических, выбором методов формирования ур-ний, проектирования топологии, последовательностью функционирования подсистем.

Преимущества М. п. и. с., выражающиеся в сокращении сроков, затрат и повышении качества ИС, проявляются в полной мере лишь при сквозной автоматизации всех этапов проектирования и комплексном решении задач. Применение машинного проектирования обусловлено следующими осн. условиями; 1) при полном исследовании вариантов схемы еще до их воплощения в «масках» или «шаблонах», поскольку без изменения последних нельзя изменять компоненты схемы, чтобы оптимизировать ее качество; 2) взаимосвязью этапов проектирования ИС (особенно для больших интегральных схем), в которых результаты одного этапа, например, электр. расчета схем, являются исходными данными для других, напр., для проектирования топологии, а результаты топологического решения, в свою очередь, непосредственно определяют параметры схемы и, следовательно, влияют на результаты электрического расчета; 3) анализом работоспособности схем на всех этапах разработки и проверкой соответствия: функциональных структурных схем — логич. и матем. ур-ниям, принципиальных электр. схем — функциональным структурным схемам, топологических схем — принципиальным электр. схемам, фотошаблонов — топологическим схемам, изготовленных схем — исходным логич. и матем. ур-ниям; 4) взаимным соблюдением технологических, конструктивных и схемных требований и ограничений, обусловленных неизбежным статистическим характером технологического процесса произ-ва и возможностями применяемых тех. и технологических средств и оборудования.

Существующее теоретическое и программное обеспечение М. п. и. с., в основном, относится к рассмотрению отдельных этапов проектирования, в частности, к анализу и моделированию компонентов схем. В последнее время выполнен ряд работ по системному подходу к автоматизации проектирования.

Для ИС, содержащих, напр., МОП-транзи-сторы, матем. обеспечение 1-ой подсистемы состоит из программ, обеспечивающих автомат. формирование логич. модели МОП-ИС, представляющей собой систему булевых функций, ее анализ, диагностику и необходимую корректировку. Исходными данными для программы логич. моделирования является система ур-ний непосредственных связей ИС и система тестовых параметров. Выходной информацией 1-ой подсистемы является таблица преобразованных на ЭВМ ур-ний непосредственных связей с учетом ограничений, накладываемых на выбранную элементную базу, и требований «заказчика». Эта информация (вместе с перечнем технологических и топологических ограничений) используется как исходная в 3-ей подсистеме. Программы этой подсистемы осуществляют подготовку на ЭВМ «коммутационной» схемы ИС, на которой фиксируются с помощью условных координат места расположения коммутационных (аллю-миниевых и диффузионных) шин, МОП-транзисторов, контактных площадок и т. д. Спец. подпрограммы обеспечивают пересчет топологических параметров «коммутационной» схемы в электр. параметры транзисторов, рабочих и узловых емкостей и выполняют электр. расчет, анализ и корректировку параметров «критических» каскадов (используя программы 2-й и 4-й подсистем). Автомат, формирование массивов перехода от условных координат геом. фигур к действительным координатам, компоновка топологического чертежа (с прорисовкой для контроля на графопостроителе с помощью программ 4-й подсистемы) производится с учетом стыковки логич. каскадов и элементов обрамления ИС. Программы 4-ой подсистемы хранятся в библиотеке готовых топологических решений, записанной в долговременной памяти ЭВМ. С помощью программ 5-й подсистемы осуществляется автомат, подготовка исходных данных (на перфоленте, перфокартах) для программного управления изготовлением шаблонов на специализированных установках (координатограф, фотонаборная установка). Используя перечень технологических и топологических ограничений (библиотека 4-й подсистемы), программы 3-ей подсистемы размещают элементы схемы на подложке, проводят трассировку межсоединений, корректировку в размещении элементов ИС и межсоединений на подложке.

Выходной информацией автоматизированной системы проектирования служат топологический чертеж ИС и перфорационная лента (перфорационная карта) для изготовления фотошаблонов.

Отдельные программы 3-й, 5-й и 6-й подсистем можно выделить в подсистему тех. проектирования — преобразования исходной информации и формирования выходной информации с выпуском документов и перфолент (перфокарт, магн. лент) для специализированных устр-в и оборудования (см. ).

Применение автоматизированной системы М. п. и. с. дает наибольший технико-эконом. эффект в области проектирования схем дискретной техники благодаря существующей здесь унификации и стандартизации элементной базы (см. Стандарты по вычислительной технике). Разработка и внедрение методов М. п. и. с. в настоящее время направлены на сокращение (а впоследствии на полное устранение) ручного труда, на повышение производительности труда в отрасли приборостроения.

Лит.: Сигорский В. П., Петренко А. И. Алгоритмы анализа электронных схем. К., 1970 [библиогр. с. 381—392]; Автоматизация проектирования радиоэлектронной аппаратуры. «Обмен опытом в радиопромышленности», 1971, № 7, 1972, № 4; Ильин В. Н. Машинное проектирование электронных схем. М., 1972 [библиогр. с. 274—2783; Моралев С. А. [и др.]. Система машинного проектирования БИС на МОП-транзисторах. «Электронная промышленность», 1972, № 2; Калахан Д. Методы машинного расчета электронных схем. Пер. с англ. М., 1970; Мэдленд Г. Р. [и др.]. Интегральные схемы. Основы проектирования и технологии. Пер. с англ. М., 1970; Машинный расчет интегральных схем. Пер. с англ. М., 1971. В. Г. Табарный.