Разработка БИС на БСК серии 5529

Главная

Разработка микросхем

Общие сведения о БСК

Дальнейшим развитием направления полузаказных БИС стали микросхемы на основе базового структурированного кристалла (БСК). Конструкция БСК и методология проектирования микросхем на основе БСК объединили в себя все возможности и преимущества БК, БМК и заказных микросхем. В БСК – аналогично БМК – зафиксированы размер кристалла, расположение контактных площадок и других элементов в периферийной области, а также конструкция шин «земли-питания», но в отличии от БМК поле БСК представляет собой регулярную матрицу разрешенных точек привязки функциональных ячеек и сложно-функциональных блоков (СФ-блоков). Если в точки привязки разместить отдельные элементы (транзисторы различных габаритов, резисторы, конденсаторы и др.) – мы получим законченную топологию базовых слоев БК, если разместить базовую ячейку БМК, то получится законченная топология базовых слоев БМК, если разместить стандартные функциональные ячейки и СФ-блоки, мы получим после разводки межсоединений заказную микросхему

Термин базовый структурированный кристалл является относительно новым и стандартизованного определения на данный момент не имеет.

Базовый структурированный кристалл (микросхемы), БСК - это топологическая модель конструкции кристалла микросхемы, определяющая структуру периферийной области, шин «земли-питания», поля точек привязки стандартных ячеек и СФ-блоков, предназначенная для проектирования конструктивно подобных микросхем.

БСК имеет большие возможности, в сравнении с БК и БМК, для реализации специализированных БИС, т.к. в их конструкции наряду полем БМК могут применяться транзисторы различной топологической реализации, резисторы, конденсаторы и другие элементы. Это позволяет создавать на поле БСК как цифровые, так и цифро-аналоговые системы на кристалле любой сложности (рисунок 1). Фактически БСК по возможностям проектирования приближаются к заказным БИС с некоторой потерей площади кристалла за счет неполного заполнения поля БСК.

Рисунок 1 – Пример конструкции БСК

Разработке полузаказных микросхем на основе БСК, как и в случае БМК, предшествует этап разработки и освоения в производстве самого БСК. Разработка выполняется в форме опытно-конструкторской работы (ОКР) в соответствии с ГОСТ РВ 15.215. При этом, как и в случае разработки БМК, при разработке БСК решается целый комплекс проектных, технологических, технических и производственных задач, выпускается комплект конструкторской и технологической документации, а результаты разработки подтверждаются квалификационными испытаниями аттестационной БИС. Можно выделить следующие основные виды работ:

определение области применения (народно-хозяйственное назначение или аппаратура специального и космического назначения) и разработка основных технических требований на БСК (напряжение питания, требования по устойчивости к статическому электричеству, климатическим, механическим, специальным факторам, надёжности и др.);
разработка технического задания (ТЗ) на ОКР либо в соответствии с требованиями ГОСТ 18725 для микросхем народно-хозяйственного назначения, либо в соответствии с требованиями ОСТ В 11 0998 и ГОСТ РВ 15.201 для микросхем специального применения;
выбор или разработка технологии изготовления, обеспечивающей удовлетворение требований ТЗ;
выбор или разработка корпуса, в котором будет выполняться поставка микросхем;
разработка конструкции и топологии БСК, включая разработку периферийной ячейки «ввода/вывода», топологии ячейки поля БСК, контактов «ЗЕМЛЯ», «ПИТАНИЕ», схем защиты от воздействия электростатических разрядов и др.;
разработка библиотеки функциональных ячеек и СФ-блоков;
разработка и настройка на конструкцию и библиотеку БСК средств проектирования БИС;
разработка рабочей конструкторской и технологической документации, необходимой и достаточной для изготовления опытной партии микросхем;
разработка в качестве типового представителя аттестационной БИС, включающей в свой состав все типы базовых ячеек, позволяющей подтвердить в результате квалификационных испытаний заданные в ТЗ параметры;
подготовка производства БИС, включая разработку необходимой технологической оснастки для изготовления и проведения испытаний микросхем;
изготовление опытной партии аттестационной БИС;
проведение квалификационных испытаний опытной партии аттестационной БИС с целью подтверждения параметров, указанных ТЗ на ОКР;
утверждение после коррекции по результатам проведения квалификационных испытаний комплектов конструкторской и технологической документации;
включение БСК в перечень изделий, разрешённых к применению в аппаратуре специального назначения.

Как правило, в рамках ОКР, как и в случае БМК, разрабатывается не один, а серия из несколько типов БСК, различающихся размером поля, количеством внешних выводов и типом корпуса. БСК, составляющие одну серию являются конструктивно-подобными изделиями, что позволяет распространять многие результаты квалификационных и периодических испытаний более сложных типов БСК на младшие. Серия 5529 содержит 17 типов БСК с размером поля от 39 тыс. до 4,2 млн. условных вентилей и от 26 до 272 информационных внешних выводов в 11 типах корпусов.

Микросхемы, разработанные на основе БСК, так же являются конструктивно-подобными, поэтому указанные в технических условиях параметры, подтверждённые при проведении квалификационных испытаний аттестационной БИС, распространяются без проведения дополнительных испытаний на все БИС, в последующем разработанные на основе данного БСК. Именно за счёт этого удешевляется и ускоряется процесс проектирования и освоения БИС в производстве, т.к. все наиболее дорогостоящие и длительные процедуры проектирования, подготовки производства и испытаний уже выполнены при проведении ОКР по разработке БСК.