Modeling of systems and processes Modeling of systems and processes Моделирование систем и процессов 2219-0767 55487 10.12737/2219-0767-2022-15-4-7-17 Технические науки Технические науки Features of the design of microcircuits made using deep-submicron technologies Особенности проектирования микросхем, выполненных по глубоко-субмикронным технологиям Ачкасов Александр Владимирович Achkasov A. Vladimirovich Солодилов Максим Витальевич Solodilov Maksim Vital'evich Литвинов Николай Николаевич Litvinov Nikolay Nikolaevich Чубунов Павел Александрович Chubunov Pavel Aleksandrovich Зольников Владимир Константинович Zolnikov V. K. Шеховцов Дмитрий Витальевич Shehovcov Dmitriy Vital'evich Бордюжа Олег Леонидович Bordyuzha Oleg Leonidovich Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov АО "Научно-исследовательский институт космического приборостроения" Россия АО "Научно-исследовательский институт космического приборостроения" Russian Federation АО "Российская электроника" Россия JSC «Russian Electronics» Russian Federation 13 12 2022 13 12 2022 15 4 7 17 06 12 2022 https://naukaru.ru/en/nauka/article/55487/view

Важными факторами, оказывающими влияние на процесс проектирования микросхем, выполненных по субмикронной технологии, являются шум и целостность сигнала. В настоящее время имеется некоторое различие в том, что могут спроектировать инженеры-разработчики и тем, что может быть изготовлено с надлежащим уровнем качества и надежности. Поэтому требуется создание принципиально новой методологии верификации проектов СБИС с глубоко-субмикронными проектными нормами. Для того, чтобы рассчитать процент изготовленных годных микросхем, требуется выявить уязвимые эффекты и явления с точки зрения субмикронной технологии. В работе исследовано влияние шумов на различные типы микросхем и даны рекомендации для ограничения шумов. Одним из вариантов достижения оптимального баланса между помехо-, шумоустойчивостью и параметрами микросхемы является добавление запасов при расчете параметров СБИС. В работе показано, что проекты СБИС с нанометровыми топологическими нормами должны проходить дополнительный процесс верификации параметров и функционирования в целом перед выдачей информации на изготовление фотошаблонов. Проведение верификации требует использования интегрированного набора программных средств, которые сертифицированы в условиях реального производства.

Noise and signal integrity are important factors influencing the design process of microcircuits made using submicron technology. Currently, there is some difference in what design engineers can design and what can be manufactured with the right level of quality and reliability. Therefore, it is necessary to create a fundamentally new methodology for verifying VLSI projects with deep submicron design standards. In order to calculate the percentage of good chips manufactured, it is required to identify vulnerable effects and phenomena from the point of view of submicron technology. In this paper, the effect of noise on various types of microcircuits is studied and recommendations are given for limiting noise. One of the options for achieving the optimal balance between noise, noise immunity and microcircuit parameters is to add margins when calculating the VLSI parameters. The paper shows that VLSI projects with nanometer topological norms must undergo an additional process of verifying the parameters and functioning in general before issuing information for the production of photomasks. Verification requires the use of an integrated set of software tools that are certified in real production conditions.

 СБИС глубоко-субмикронные технологии проектирование радиоэлектронные изделия космические аппараты VLSI deep submicron technologies design radio electronic products spacecraft

Уткин, Д.М. Проектирование функциональных блоков, функционирующих в условиях радиационного воздействия / Д.М. Уткин, В.К. Зольников // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2014. - № 1. - С. 26-29. Utkin, D.M. Proektirovanie funkcional'nyh blokov, funkcioniruyuschih v usloviyah radiacionnogo vozdeystviya / D.M. Utkin, V.K. Zol'nikov // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Seriya: Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2014. - № 1. - S. 26-29. A review paper on memory fault models and test algorithms / A.Z. Jidin, R. Hussin, L.W. Fook, M.S. Mispan // Bulletin of Electrical Engineering and Informatics. - 2021. -Vol. 10(6).- Pp. 3083-3093. - DOI: 10.11591/eei.v10i6.3048. A review paper on memory fault models and test algorithms / A.Z. Jidin, R. Hussin, L.W. Fook, M.S. Mispan // Bulletin of Electrical Engineering and Informatics. - 2021. -Vol. 10(6).- Pp. 3083-3093. - DOI: 10.11591/eei.v10i6.3048. Зольников, В.К. Модель оценки параметров надежности технических систем при воздействии радиации и её интеграция в общий маршрут проектирования / В.К. Зольников, Д.М. Уткин // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2014. - № 1. - С. 30-34. Zol'nikov, V.K. Model' ocenki parametrov nadezhnosti tehnicheskih sistem pri vozdeystvii radiacii i ee integraciya v obschiy marshrut proektirovaniya / V.K. Zol'nikov, D.M. Utkin // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Seriya: Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2014. - № 1. - S. 30-34. Prasad, C.R. Design of low power CMOS array and tree multiplier using DSM technology / C.R. Prasad, B. Rajeshwari, D. Laksmaiah // International Journal of Recent Technology and Engineering. - 2019. - Vol. 8(2), S.I. 11. - Pp. 1096-1099. - DOI: 10.35940/ijrte.B1188.0982S1119. Prasad, C.R. Design of low power CMOS array and tree multiplier using DSM technology / C.R. Prasad, B. Rajeshwari, D. Laksmaiah // International Journal of Recent Technology and Engineering. - 2019. - Vol. 8(2), S.I. 11. - Pp. 1096-1099. - DOI: 10.35940/ijrte.B1188.0982S1119. Программный комплекс для проведения компьютерного тестирования моделей в отдельных предметных областях / В.В. Теняев, М.И. Купцов, А.С. Соловьев, В.И. Сумин // Вестник Воронежского института ФСИН России. - 2017. - № 2. - С. 111-116. Programmnyy kompleks dlya provedeniya komp'yuternogo testirovaniya modeley v otdel'nyh predmetnyh oblastyah / V.V. Tenyaev, M.I. Kupcov, A.S. Solov'ev, V.I. Sumin // Vestnik Voronezhskogo instituta FSIN Rossii. - 2017. - № 2. - S. 111-116. Одиночные радиационные эффекты в диодах Шоттки при воздействии тяжелых заряженных частиц / А.С. Ватуев, В.В. Емельянов, В.К. Зольников [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2018. - № 1. - С. 17-23. Odinochnye radiacionnye effekty v diodah Shottki pri vozdeystvii tyazhelyh zaryazhennyh chastic / A.S. Vatuev, V.V. Emel'yanov, V.K. Zol'nikov [i dr.] // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Seriya: Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2018. - № 1. - S. 17-23. Методы проектирования сбоеустойчивых 8-разрядных микроконтроллеров к воздействию ТЗЧ / А.И. Яньков, В.А. Смерек, В.П. Крюков [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2012. - № 4. - С. 73-79. Metody proektirovaniya sboeustoychivyh 8-razryadnyh mikrokontrollerov k vozdeystviyu TZCh / A.I. Yan'kov, V.A. Smerek, V.P. Kryukov [i dr.] // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Seriya: Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2012. - № 4. - S. 73-79. Krishna, R. Low leakage 10T SRAM cell with improved data stability in deep sub-micron technologies / R. Krishna, P. Duraiswamy // Analog Integrated Circuits and Signal Processing. - 2021. - Vol. 109(1). - Pp. 153-163. - DOI: 10.1007/s10470-021-01870-7. Krishna, R. Low leakage 10T SRAM cell with improved data stability in deep sub-micron technologies / R. Krishna, P. Duraiswamy // Analog Integrated Circuits and Signal Processing. - 2021. - Vol. 109(1). - Pp. 153-163. - DOI: 10.1007/s10470-021-01870-7. Анализ временных показателей жизненного цикла информационно-технических устройств в подходе теории случайных процессов / В.К. Джоган, А.С. Дубровин, В.П. Ирхин, Е.О. Окунева // Вестник Воронежского института ФСИН России. - 2016. - № 4. - С. 54-58. Analiz vremennyh pokazateley zhiznennogo cikla informacionno-tehnicheskih ustroystv v podhode teorii sluchaynyh processov / V.K. Dzhogan, A.S. Dubrovin, V.P. Irhin, E.O. Okuneva // Vestnik Voronezhskogo instituta FSIN Rossii. - 2016. - № 4. - S. 54-58. Анализ потерь в цифровых информационных потоках инфокоммуникационных систем / В.И. Зигунов, В.О. Морозов, С.Н. Панычев, В.И. Сумин // Вестник Воронежского института ФСИН России. - 2017. - № 1. - С. 59-65. Analiz poter' v cifrovyh informacionnyh potokah infokommunikacionnyh sistem / V.I. Zigunov, V.O. Morozov, S.N. Panychev, V.I. Sumin // Vestnik Voronezhskogo instituta FSIN Rossii. - 2017. - № 1. - S. 59-65. Challenges on DTCO Methodology Towards Deep Submicron Interconnect Technology / H. Park, K. Chang, J. Jeong [et al.] // Proceedings - International SoC Design Conference 2021, ISOCC 2021. - 2021. - Pp. 215-218. - DOI: 10.1109/ISOCC53507.2021.9614026. Challenges on DTCO Methodology Towards Deep Submicron Interconnect Technology / H. Park, K. Chang, J. Jeong [et al.] // Proceedings - International SoC Design Conference 2021, ISOCC 2021. - 2021. - Pp. 215-218. - DOI: 10.1109/ISOCC53507.2021.9614026. Synergistic Topology Generation and Route Synthesis for On-Chip Performance-Critical Signal Groups / D. Liu, B. Yu, V. Livramento [et al.] // IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. - 2019. -Vol. 38(6). - C. 8356058. - Pp. 1147-116. - DOI: 10.1109/TCAD.2018.2834424. Synergistic Topology Generation and Route Synthesis for On-Chip Performance-Critical Signal Groups / D. Liu, B. Yu, V. Livramento [et al.] // IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. - 2019. -Vol. 38(6). - C. 8356058. - Pp. 1147-116. - DOI: 10.1109/TCAD.2018.2834424. Зольников, В.К. Проектирование микросхем с учетом радиационного воздействия / В.К. Зольников, В.П. Крюков, А.И. Яньков // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2009. - № 2. - С. 28-30. Zol'nikov, V.K. Proektirovanie mikroshem s uchetom radiacionnogo vozdeystviya / V.K. Zol'nikov, V.P. Kryukov, A.I. Yan'kov // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Seriya: Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2009. - № 2. - S. 28-30. Maddela, V. Study on Paradigm of Variable Length SRAM Embedded Memory Testing / V. Maddela, S.K. Sinha, P. Muddapu // Proceedings of the 5th International Conference on Electronics, Communication and Aerospace Technology, ICECA 2021. - 2021. -Pp. 127-131. - DOI: 10.1109/ICECA52323.2021.9675983. Maddela, V. Study on Paradigm of Variable Length SRAM Embedded Memory Testing / V. Maddela, S.K. Sinha, P. Muddapu // Proceedings of the 5th International Conference on Electronics, Communication and Aerospace Technology, ICECA 2021. - 2021. -Pp. 127-131. - DOI: 10.1109/ICECA52323.2021.9675983. Chatterjee, S. Characteristics study of high-K gate stack for MOS-FETs using TCAD simulation / S. Chatterjee, A. Chattopadhyay, G.S. Taki // 2018 2nd International Conference on Electronics, Materials Engineering and Nano-Technology, IEMENTech 2018. - C. 8465200. - DOI: 10.1109/IEMENTECH.2018.8465200. Chatterjee, S. Characteristics study of high-K gate stack for MOS-FETs using TCAD simulation / S. Chatterjee, A. Chattopadhyay, G.S. Taki // 2018 2nd International Conference on Electronics, Materials Engineering and Nano-Technology, IEMENTech 2018. - C. 8465200. - DOI: 10.1109/IEMENTECH.2018.8465200. Зольников, В.К. Методика проектирования современной микрокомпонентной базы с учетом одиночных событий радиационного воздействия / В.К. Зольников // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2012. - № 3. - С. 5-8. Zol'nikov, V.K. Metodika proektirovaniya sovremennoy mikrokomponentnoy bazy s uchetom odinochnyh sobytiy radiacionnogo vozdeystviya / V.K. Zol'nikov // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Seriya: Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2012. - № 3. - S. 5-8. Информационная модель случайной антенны / В.О. Морозов, С.Н. Панычев, Л.В. Россихина, В.И. Сумин // Вестник Воронежского института ФСИН России. -2016. - № 4. - С. 80-84. Informacionnaya model' sluchaynoy antenny / V.O. Morozov, S.N. Panychev, L.V. Rossihina, V.I. Sumin // Vestnik Voronezhskogo instituta FSIN Rossii. -2016. - № 4. - S. 80-84. Directly addressable GaN-based nano-LED arrays: fabrication and electro-optical characterization / D.D. Bezshlyakh, H. Spende, T. Weimann [et al.] // Microsystems and Nanoengineering. - 2020. - Vol. 6(1). - C. 88. - DOI: 10.1038/s41378-020-00198-y. Directly addressable GaN-based nano-LED arrays: fabrication and electro-optical characterization / D.D. Bezshlyakh, H. Spende, T. Weimann [et al.] // Microsystems and Nanoengineering. - 2020. - Vol. 6(1). - C. 88. - DOI: 10.1038/s41378-020-00198-y. Асимптотический анализ и исследование экономической целесообразности математической модели ответственного узла радиотехнического устройства при наличии резервных блоков в случае опасности короткого замыкания / Ю.В. Корыпаева, Н.Е. Красова, Л.Д. Кузнецова, В.И. Сумин // Вестник Воронежского института ФСИН России. - 2020. - № 4. - С. 52-58. Asimptoticheskiy analiz i issledovanie ekonomicheskoy celesoobraznosti matematicheskoy modeli otvetstvennogo uzla radiotehnicheskogo ustroystva pri nalichii rezervnyh blokov v sluchae opasnosti korotkogo zamykaniya / Yu.V. Korypaeva, N.E. Krasova, L.D. Kuznecova, V.I. Sumin // Vestnik Voronezhskogo instituta FSIN Rossii. - 2020. - № 4. - S. 52-58. Яньков, А.И. Сравнительный анализ процессов возникновения ионизационного тока в транзисторных ключах КМОП и КМОП КНИ-технологиях / А.И. Яньков, В.К. Зольников // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2010. - № 3. - С. 40-41. Yan'kov, A.I. Sravnitel'nyy analiz processov vozniknoveniya ionizacionnogo toka v tranzistornyh klyuchah KMOP i KMOP KNI-tehnologiyah / A.I. Yan'kov, V.K. Zol'nikov // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Seriya: Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2010. - № 3. - S. 40-41. Сумин, В.И. Анализ возможностей проектирования реляционной базы данных в процессе приведения к шестой нормальной форме / В.И. Сумин, Т.Е. Смоленцева, Я.А. Акатьев // Вестник Воронежского института ФСИН России. - 2021. - № 1. - С. 109-114. Sumin, V.I. Analiz vozmozhnostey proektirovaniya relyacionnoy bazy dannyh v processe privedeniya k shestoy normal'noy forme / V.I. Sumin, T.E. Smolenceva, Ya.A. Akat'ev // Vestnik Voronezhskogo instituta FSIN Rossii. - 2021. - № 1. - S. 109-114. Использование генетического алгоритма для оптимизации топологии информационно-телекоммуникационной сети / В.И. Сумин, Е.Г. Царькова, И.А. Шаповалова, Д.А. Новиков // Вестник Воронежского института ФСИН России. - 2017. - № 4. - С. 163-167. Ispol'zovanie geneticheskogo algoritma dlya optimizacii topologii informacionno-telekommunikacionnoy seti / V.I. Sumin, E.G. Car'kova, I.A. Shapovalova, D.A. Novikov // Vestnik Voronezhskogo instituta FSIN Rossii. - 2017. - № 4. - S. 163-167. Сумин, В.И. Анализ методов управления нагрузкой серверов в распределенных информационных системах большой размерности / В.И. Сумин, Е.Д. Грачев, М.А. Лукин // Вестник Воронежского института ФСИН России. - 2021. - № 3. - С. 116-124. Sumin, V.I. Analiz metodov upravleniya nagruzkoy serverov v raspredelennyh informacionnyh sistemah bol'shoy razmernosti / V.I. Sumin, E.D. Grachev, M.A. Lukin // Vestnik Voronezhskogo instituta FSIN Rossii. - 2021. - № 3. - S. 116-124. Kumar, N.P. Implementation of cache memory and fir filter using FINFETs at 22 nm technology for SOC designs / N.P. Kumar, B.S. Charles, V. Sumalatha // Microprocessors and Microsystems. - 2020. -Vol. 77. - C. 103191. - DOI: 10.1016/j.micpro.2020.103191. Kumar, N.P. Implementation of cache memory and fir filter using FINFETs at 22 nm technology for SOC designs / N.P. Kumar, B.S. Charles, V. Sumalatha // Microprocessors and Microsystems. - 2020. -Vol. 77. - C. 103191. - DOI: 10.1016/j.micpro.2020.103191. Howlader, M.A.-A. Power Dissipation Analysis of Graphene Nanoribbon (GNR) Interconnects for Electronics in Nano Scale / M.A.-A. Howlader, M.A.G. Khan // International Conference on Computer, Communication, Chemical, Material and Electronic Engineering, IC4ME2 2018. - 2018. - С. 8465484. - DOI: 10.1109/IC4ME2.2018.8465484. Howlader, M.A.-A. Power Dissipation Analysis of Graphene Nanoribbon (GNR) Interconnects for Electronics in Nano Scale / M.A.-A. Howlader, M.A.G. Khan // International Conference on Computer, Communication, Chemical, Material and Electronic Engineering, IC4ME2 2018. - 2018. - S. 8465484. - DOI: 10.1109/IC4ME2.2018.8465484. Сумин, В.И. Синтез математической модели оценки высоконадежной обработки информации в учреждении УИС / В.И. Сумин, А.Г. Фадеев // Вестник Воронежского института ФСИН России. - 2018. - № 2. - С. 104-110. Sumin, V.I. Sintez matematicheskoy modeli ocenki vysokonadezhnoy obrabotki informacii v uchrezhdenii UIS / V.I. Sumin, A.G. Fadeev // Vestnik Voronezhskogo instituta FSIN Rossii. - 2018. - № 2. - S. 104-110. Львович, Я.Е. Оптимизация последовательной редукции вариантов качественного функционирования сетевых объектов на основе интеграции численных процедур и экспертного оценивания / Я.Е. Львович, В.И. Сумин, А.Н. Швиндт // Вестник Воронежского института ФСИН России. - 2018. - № 4. - С. 82-88. L'vovich, Ya.E. Optimizaciya posledovatel'noy redukcii variantov kachestvennogo funkcionirovaniya setevyh ob'ektov na osnove integracii chislennyh procedur i ekspertnogo ocenivaniya / Ya.E. L'vovich, V.I. Sumin, A.N. Shvindt // Vestnik Voronezhskogo instituta FSIN Rossii. - 2018. - № 4. - S. 82-88. Анализ процессов обработки информации при использовании методов модулярной арифметики / А.С. Дубровин, В.П. Ирхин, Р.В. Кузьменко, В.А. Мельник // Вестник Воронежского института ФСИН России. - 2016. - № 4. - С. 59-66. Analiz processov obrabotki informacii pri ispol'zovanii metodov modulyarnoy arifmetiki / A.S. Dubrovin, V.P. Irhin, R.V. Kuz'menko, V.A. Mel'nik // Vestnik Voronezhskogo instituta FSIN Rossii. - 2016. - № 4. - S. 59-66. Advanced On-Chip Variation in Static Timing Analysis for Deep Submicron Regime / D.M.T. Nguyen, T. Van Quang, A.H. Nguyen, M.S. Nguyen // Proceedings - 2020 International Conference on Advanced Computing and Applications, ACOMP 2020. - 2020. - C. 9353065. - Pp. 130-134. - DOI: 10.1109/ACOMP50827.2020.00026. Advanced On-Chip Variation in Static Timing Analysis for Deep Submicron Regime / D.M.T. Nguyen, T. Van Quang, A.H. Nguyen, M.S. Nguyen // Proceedings - 2020 International Conference on Advanced Computing and Applications, ACOMP 2020. - 2020. - C. 9353065. - Pp. 130-134. - DOI: 10.1109/ACOMP50827.2020.00026. Rathod, A. Accelerating Parameter Extraction of PSP MOSFET Model on SoC Platform / A. Rathod, R. Thakker, A.A. Prince // Journal of Circuits, Systems and Computers. - 2021. - Vol. 30(13). - C. A325. - DOI: 10.1142/S0218126621502479. Rathod, A. Accelerating Parameter Extraction of PSP MOSFET Model on SoC Platform / A. Rathod, R. Thakker, A.A. Prince // Journal of Circuits, Systems and Computers. - 2021. - Vol. 30(13). - C. A325. - DOI: 10.1142/S0218126621502479.