Этапы проектирования радиоэлектронной аппаратуры на ИС.

Основные понятия и определения. Классификации интегральных схем (ИС).

Интегральная микросхема (ИМС) – это конструктивно законченное микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования информации, содержащее совокупность электрически связанных между собой элементов (транзисторов, диодов, резисторов и др.), изготовленных в едином технологическом цикле.

Элемент ИС — это ее неотделимая составная часть, выполняющая какую-либо функцию.

Компонент ИС — может быть выделен как самостоятельное изделие.

Полупроводниковая ИС — все межэлементные соединения выполнены в объёме и на поверхности полупроводника

Плёночная ИС — все межэлементные соединения выполнены в виде плёнок.

· Тонкоплёночная (< 1мкм)

· Толстоплёночная (10 – 15мкм)

Гибридная ИС — содержит кроме элементов ещё компоненты и кристаллы.

Подложка ИС — заготовка, предназначенная для нанесения на неё элементов гибридной и плёночной ИС, а также их соединений.

Полупроводниковая пластина — заготовка из полупроводниковых материалов, используемая для изготовки полупроводниковых пластин.

Кристаллы ИС — часть полупроводниковой пластины в объёме и на поверхности которого сформированы элементы полупроводниковой ИС, межэлементные соединения, контактные площадки.

Плата — часть подложки, отведённая под микросхему, отдалённая от других частей вместе со сформированными на ней элементами в плёночной технологии.

ИС бывают: плёночные (тонко, толсто, гибридные), полупроводниковые (биполярные, МДП, совмещённые) и прочие.

По функциональному назначению: аналоговые (линейные сигналы) и цифровые (дискретные сигналы).

По степени интеграции: малые(< 1000), средние(< 10.000), большие(> 10.000), сверхбольшие.

Этапы проектирования радиоэлектронной аппаратуры на ИС.

Процесс проектирования РЭА можно условно разбить на три основных этапа: системотехнический, схемотехнический и технический.

Системотехническое проектирование включает в себя внешнее и структурное проектирование.

При внешнем проектировании производят:

· всесторонний анализ исходного технического задания с точки зрения надежности, стоимости, быстродействия, массогабаритных характеристик и т. д.;

· принимают наиболее существенные решения относительно возможных путей реализации требований к аппаратуре, сформулированных в техническом задании, с учетом современных достижений в области радиоэлектроники;

· выбирают критерии для оценки эффективности проекта. На этой стадии проектирования намечают основные направления схемотехнических и конструкторско-технологических решений, а также производят патентный поиск существующих аналогов с целью рационального использования накопленного опыта, формирования оригинальных решений и их оформления.

Структурное проектирование основывается на техническом задании на разработку, дополненном результатом внешнего проектирования. На данной стадии:

· уточняют основные функциональные части разрабатываемой РЭА

· производят распределение функций между отдельными узлами и блоками. При этом необходимо учитывать требования производства и возможность использования унифицированных изделий, выпускаемых промышленностью.

В настоящее время системотехническое проектирование является неформализуемым процессом. Здесь используют в основном творческие возможности разработчиков, а вычислительные машины применяют лишь для просмотра вариантов решений, принимаемых разработчиком, и поиска аналогов с помощью информационно-поисковой системы.

Схемотехническое проектирование включает в себя: логическое проектирование, моделирование и анализ полученных схем, разработку диагностических тестов. На данном этапе проектирования использование ЭВМ в настоящее время является более широким.

При логическом проектировании осуществляют формальный синтез функциональных схем отдельных узлов, выбранных на этапе системотехнического проектирования.

Основной задачей моделирования и анализа полученных схем является накопление информации о проектируемых схемах, построение карт состояний и проверка временных соотношений при прохождении входных сигналов.

Техническое задание:

Разработка ТЗ на РЭА общего применения и РЭА, выполняемую по особым условиям ТЗ — основание для проектирования РЭА. Назначение, состав РЭА и перечень конструкторской документации определяется ТЗ, при рассмотрении которого необходимо обратить внимание на: целесообразность проведения работы; сравнение с мировым уровнем техники и научно-техническим прогрессом в этой области; экономические характеристики работы (эффективность, трудоёмкость, стоимость и наличие необходимых комплектующих изделий); подготовку научно-технической и технологической базы, необходимой для создания РЭА с требуемыми характеристиками.

Техническое предложение:

Подбор материалов, разработка технических предложений и утверждение технических предложений (совокупность конструкторской документации, содержащей технические и технико-экономические обоснования целесообразности разработки РЭА по ТЗ, сравнительной оценки решений с учётом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемой и существующей РЭА, а также патентных материалов)

Эскизный проект:

Изготовление и испытание макетов, рассмотрение и утверждение эскизного проекта.

ЭП — совокупность конструкторской документации, содержащей принципиальные конструктивные решения, общие представления об устройстве и принципе работы РЭА, а также данные по назначению, основным параметрам и габаритам разрабатываемой РЭА.

Технический проект:

Изготовление и испытание действующих макетов.

ТП — совокупность конструкторской документации, содержащая окончательное техническое решение и дающая полное представление об устройстве разрабатываемой РЭА и исходных данных для следующего этапа разработки.

Рабочий проект:

Разработка конструкторских документов для изготовления макетов экспериментальных и опытных образцов; подготовка производства для изготовления опытных образцов (партий); их изготовление; заводские испытания; корректировка конструкторских документов по результатам изготовления и заводским испытаниям.

Серийное или массовое производство:

Подготовка серийного или массового производства; корректировка конструкторских документов по результатам изготовления и испытания опытных серий.