XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Системы автоматизированного проектирования (САПР) играют важную роль в создании и разработке различных электронных устройств, включая микроэлектронные компоненты.

Наблюдения показывают, что техническое исполнение создаваемых микроэлектронных устройств является весьма сложным, особенно в отношении различных микросхем. В связи с этим, эффективная разработка таких устройств невозможна без применения специального программного обеспечения [1]. Системы автоматизированного проектирования играют значительную роль в этом процессе. Одним из ключевых направлений развития в этой области является разработка программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). ПЛИС являются более доступной альтернативой заказных интегральных схем. Их использование позволяет уменьшить размеры аппаратуры по сравнению с аналогичными устройствами на базе БИС (базовых интегральных схем).

ПЛИС имеют широкий спектр применения, а именно: они могут использоваться для создания логических блоков и систем, микропрограммируемых устройств управления, таких как автоматы, процессоры, умножители и разделители [2].

Основная задача при проектировании устройств на основе ПЛИС заключается в разработке логической схемы и программировании ее объединения в матрицы.

Рис.1 Модульная схема САПР

Основными HDL-языками, используемыми в современных САПР при функционально-логическом проектировании, являются VHDL и Verilog Эти языки позволяют описывать алгоритмы и создавать конечные логические схемы для проектирования интегральных схем и ПЛИС [3]. Они широко применяются в индустрии электроники и являются стандартами для разработки цифровых систем.

Рассмотрим основные модули САПР и их функции (рис. 1):

Первым важным модулем является база данных. Она представляет собой хранилище информации, содержащее все необходимые компоненты, схемы, рисунки и другие данные, которые используются при проектировании. Благодаря базе данных, инженеры могут легко получать доступ к нужным компонентам и использовать их в своих проектах.

Следующий модуль - модуль управления. Он отвечает за управление всем процессом проектирования, включая создание и управление проектами, контроль версий, совместную работу и многое другое. Модуль управления позволяет эффективно организовать работу команды и управлять проектами на всех стадиях разработки.

Третий модуль - модуль анализа и расчета. Он предоставляет инструменты для проведения различных анализов и расчетов, необходимых для обеспечения качества и надежности создаваемых микросхем [4]. С помощью этого модуля инженеры могут проводить электрические, тепловые, механические и другие виды анализов, чтобы убедиться, что микросхемы соответствуют требуемым стандартам.

Важно отметить, что в системах автоматизированного проектирования предусмотрено применение универсального интерфейса, который позволяет работать с различными типами входных данных. Это обеспечивает гибкость и удобство использования САПР, так как инженеры могут работать с данными в различных форматах и источниках.

После анализа математической модели с учетом требуемых стандартов качества, технический работник на производстве технологического процесса получает данные о надежности изготовляемых приборов и оценки влияния технологических факторов на работоспособность, разрабатываемой ИС [5]. Это позволяет ему оценить, насколько надежно будут функционировать приборы и какие факторы могут повлиять на их работу.

В заключение, системы автоматизированного проектирования играют важную роль в разработке микроэлектронных компонентов. Они обеспечивают эффективность и точность процесса проектирования, а также помогают соблюдать требования стандартов качества. Благодаря модулям базы данных, управления, анализа и расчета, инженеры могут создавать надежные и соответствующие стандартам микросхемы. САПР предоставляют инженерам возможность проводить сложные расчеты и анализы, оптимизировать процессы и улучшать производительность. Также системы автоматизированного проектирования позволяют эффективно управлять проектами, сокращая время и затраты. В целом, использование САПР становится неотъемлемой частью разработки микроэлектронных компонентов, обеспечивая высокую надежность и соответствие требованиям стандартов качества.

Список литературы:

1. Преображенский А.П., Юров Р.П. САПР современных радиоэлектронных устройств и систем // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2006. Т. 2. № 3. С. 35-37.

2. Артюшевский, Р. В. Об особенностях проектирования САПР микроэлектронных систем // Современные материалы, техника и технология: сборник научных статей 10-й Международной научно-практической конференции, Курск, 30 декабря 2020 года. – Курск: Юго-Западный государственный университет, 2020. – С. 45-48.

3. А. А. Бессуднов, М. В. Финков. Отечественная система автоматизированного проектирования микроэлектронных устройств: необходимость, минимальная конфигурация, продуктовая стратегия // Информатика и кибернетика (ComCon-2015) : сборник докладов студенческой научной конференции Института информационных технологий и управления, Санкт-Петербург, 20–24 апреля 2015 года / Н. М. Вербова (отв. ред .). – Санкт-Петербург: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого", 2015. – С. 428-431. 

4. 25 лет институту проблем проектирования в микроэлектронике российской академии наук (ИППМ РАН) // ЖВТ. 2011. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/25-let-institutu-problem-proektirovaniya-v-mikroelektronike-rossiyskoy-akademii-nauk-ippm-ran

5. Кузнецов, С. А. К вопросу о проблемах создания отечественных САПР для электроники / С. А. Кузнецов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2018. – № 4. – С. 7-15.