автореферат диссертации по электронике, 05.27.05, диссертация на тему:Разработка и исследование методов моделирования адаптированных к САПР-элементов специализированных СБИС для интегральных радиоэлектронных устройств

МИНИСТЕРСТВО ОВ1ЦЕГО П ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

образования ¡юсснПскоп федерашIII

Р Г К Л ^ЛГАШЮГСКНП ГОСУДАРСТВЕННЫ 11 Д М ОТ ЕХ и И Ч ЕС К11 ('1 У Н11В Е PC ИТ ET

U

На правах рукописи

РЫНДИ11 Евгении Адальбертоннч

УДК 621.3.019.77.01)1.

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ АДАПТИРОВАННЫХ К САПР ЭЛЕМЕНТОВ С1ГЕЦ| 1АЛ113ИРОВАННЫХ СВИС ДЛЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

Специальность: 05.27.0л - интегральные радиоэлектронные устройства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени ,, кандидата технических наук

Тапшрог - 1997

Работа выполнена в Таганрогском государственном радиотехническом \ пиверситеге.

11АУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - доктор технических паук. про(|)сссор

Б. Г. КОНОПЛЕВ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ - доктор технических наук,

профессор И.Г. МИРО! ШИК О

на часедании диссертационного совета К 063.13.03 по чащите диссертации при Таганрогском государственном радиотехническом университете по адресу: 347928. г. Таганрог, пер. 1 [екрасовский, 44, ауд. Д-406.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

кандидат технических иа\ к. старший научный сотрудник

Р.С. КИЛЬМЕТОВ

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - НИИ ЭТ (г. (Воронеж)

Защита состоится№ сенл _1997 г. в

Автореферат разослан " ССИХЛ-л-Яу 1997

г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

СУ А.В. 11етросян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В результате быстрого развития микроэлектронных технологии, 1еуклонного повышения степени интеграции, быстродействия и надежности шкросхем основу элементной базы . современных интегральных ia,uiovieicrpoiniux устройств составляют большие и сверхбольшие штегральные схемы (БИС и СБИС), определившие качественно новый уровень :омплекспой микроминиатюризации. При этом все шире используются пецщиизировапные (чакачные и получакачные) СБИС, с помощью которых настигается значительное улучшение технико-экономических характеристик ппаратуры конкретного назначения.

Как показывает практика, сравнительно невысокой стоимости таких истем можно добиться в основном за .счет снижения удельных чатрат на [роееттфование. Важную роль в решении данной задачи ш paci математическое юделирование, позволяющее избегать дорогостоящих ошибок при разработке нециаличированных СБИС. Именно поэтому, а также потому, что кспериментальные исследования занимают слишком много времени и лишком дороги, а чачастую просто невыполнимы, стало необходимым .рименение средств математического моделирования на всех этапах роекгирования и производства СБИС.

Существующие в настоящее время системы моделирования элементов и фрагментов интефальных схем расчитаны. как правило, на мощтто ычислительную базу, что приводит к росту чатрат на проектирование. При роектйровашш полностью закачных СБИС, имеющих нерегулярную структуру, очникают дополнительные трудности'.

полупроводниковые компоненты имеют индивидуальные1 . структурно-шюлогические особенности, гребующие многократного повторения процедуры юделирования при анализе характеристик элементов и фрагментов СБИС:

- снижение минимальных топологических размеров -до десятых долей микрона требует применения двух- и трехмерных математических моделей повышенной точности;

- СБИС часто содержат сложные функциональные элементы, требующие проведения, физико-топологического моделирования на общей координатной сеже.

'>го приводит к значительному росту требуемого времени моделирования и необходимости использования больших объемов памяти ЭВМ. Если моделирование проводится в исследовательских целях, то при отсутствии жестких временных ограничений традиционные методы в большинстве случаев Moiyr успешно применяться. Однако при реальном проектировании, в условиях, когда время ограничено и-многократная корректировка топологии 'элементов и фрагментов СБИС требует многократного повторения процедуры моделирования, существующие методы моделирования, как правило, не удовлетворяют предъявляемым требованиям точности или предполагают неоправданно большие затраты времени и вычислительных ресурсов.

Следовательно, поиск оптимального соотношения "точность - сложность" при проведении математического моделирования в каждом конкретном слу чае является одной из ключевых задач, для -эффективной) решения которой необходим широкий набор методов, алгоритмов и программ моделирования, отличающихся друг от друга объемом вычислений, точностью результатов, временем поиска решения, способом представления исходных данных.

Поэтому актуальной задачей является исследование и разработка методов, алгоритмов и программ моделирования элементной базы СБИС.

Состояние вопроса.

11роектирование специализированных СБИС на основе адаптированной к САПР -элементной базы открывает большие возможности для разработки и

совершенствования методов математически!'« моделирования, позволяющих сократить время и стоимость проектирования.

13 основу данной методологии проектирования СБИС положены следующие конструктинные особенности адаптированных к СМИ' логических иемешои:

1) логические элементы строятся на основе офаниченного набора сфукпрн'о-топологичееких фрагментов-примитивов (СТП). размещаемых в линейку н реализующих отдельные части элементов:

2) для |1аз.шчпых технологий (пМОП. КМОП, И:Л и др.) и различных типов элементов (И-111:. ИЛИ-1Ш и др.") СП1 имеют простую унифицированную прямей |'о.1Ы1\ю форму:

3) конструктивно обеспечивается работоспособност ь элемента при любом порядке сборки из СУП. что обеспечивает топологическую инвариантность внешних выводов элементов, узлов п тд. (гибкая цошлепка), а также снижение сложности п повышение эффективности алгоритмов синтеза микротопологии;

4) помимо "входных" и "выходных" в состав СТП входят "транзитные" и "пустые" примитивы, что обеспечивает проницаемость элементов, узлов и блоков СБИС для транзитных шин;

5) условные границы СТП пересекают поверхности раздела полупроводниковых областей с различными типами проводимости или различными концентрациями примеси, а также поверхности раздела полупроводник-диэлектрик. металл-полупроводник, металл-диэлектрик под прямым ут лом:

6) все С П 1 в пределах логического '»цемента имеют одинаковые размеры;

7) все СТП на кристалле СВИС имеют одинаковые размеры по направлениям двух координатных осей (одна из которых перпендикулярна плоскости кристалла) и мопт масштабироваться вдоль третьей координатной оси в зависимости от требуемых параметров логических элементов (быстродействие, пафучочная способность и др.):

8) логические элементы в пределах учла размещаются в линейку, с минимальным топологическим зазором;

9) все ■элементы в линейке содержат одинаковое число СП1

Данные особенности позволяют сократить занимаемую площадь, увеличить быстродействие, помехоустойчивость и надежность СБИС, а также значительно повысить степень автоматизации проектирования. При этом недостаточно изучены и реализованы преимущества, которые открывают перечисленные свойства адаптированных к САПР шггефальпых логических элементов применительно к математическому моделированию специализированных СБИС.

I [ель работы.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование методов и средств математического моделирования элементов интегральных схем применительно к заказным и получакачным СБИС на основе адаптированной к САПР элементной базы, что позволит сократить время моделирования интегральных радиоэлектронных устройств и необходимые объемы памяти ЭВМ, а также повысить степень автоматизации процесса моделирования.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

- разработка и исследование модифицированных конструкций структурно-

топологических примитивов и библиотек адаптированных к САПР интефальных логических элементов, позволяющих с максимальной эффективностью решать задачи моделирования разработанных на их основе специатизированных СБИС;

- разработка и исследование методики физико-топологического моделирования

адаптированных к САПР интегральных логических элементов,, в основу которой положен принцип сопряжения полученных для структурно-

типологических примитивов распределений потенциала 1? концентраций свободных носителей заряда;

- разработка и исследование методики численного интегрирования токов но

внешних выводах полупроводниковых компонентов на грубых координатных сегках:

- разработка и исследование методов электрического моделирования интегральных логических элементов, в основу которых положено определение линии пересечения поверхностей, представляющих вольт-амперные характеристики полупроводниковых компонентов;

- разработка и исследование метода определения максимального перефева

кристалла СВИС (фрагмента кристалла) на основе принципа члектро-тешювой аналогии с целью сокращения размерности задачи и времени се решения.

Научная новизна.

1.Разработана и исследована методика физико-топологического моделирования адаптированных к САПР биполярных интегральных логических ■элементов заказных и полузаказных СБИС и элементов на базе МД11-структур, в основу которой положен принцип сопряжения распределении потенциала и концентраций свободных носителей заряда для ограниченного набора СТП.

2.Разработана и исследована методика повышения точности численного ¡ште/рнрования токов во внешних выводах полупроводниковых структур на фубых координатных сетках.

3 Разработаны н исследованы методы электрического моделирования интегральных логических элементов СКИС, и основу которых положено определение пересечения поверхностей, представляющих вольт-амперные характеристики пол\ проводниковых компонентов.

4.Разработан и исследован метод определения максимального перегрева кристаллов заказных н иолу заказных СБИС па >*.тч- интнровашшх к С А! 1Р

элементов, в. основу которого положен принцип последовательного преобразования электро-тепловых моделей на каждом уровне конструктивной иерархии к определенному упрощенному виду.

5.Разработаны модели для оценки занимаемой площади и суммарной длины соединений фрагментов СБИС на основе адаптированной к САПР 'элементной базы.

Практическая значимость.

В соответствии с предложенными методами ' применительно к специализированным СБИС на основе адаптированной к САПР элементной базы разработаны алгоритмы и программы физико-топологического и электрического моделирования интегральных логических элементов, алгоритм и программа оценки характеристик туннельных контактов в трехмерных КМОП-СБИС в зависимости от параметров технологического процесса, алгоритм и программа определения максимального перегрева кристалла (фрагмента кристалла) СБИС. Достигнуто значительное сокращение времени моделирования и необходимых объемов памяти ЭВМ по сравнению с алгоритмами И программами, созданными на основе традиционных методов моделирования. Разработаны библиотеки логических элементов трехмерных КМОП-СБИС, отвечающие всем требованиям адаптированной к САПР элементной базы и позволяющие существенно повысить основные технико-экономические характеристики заказных СБИС на их основе. Разработаны конструкции универсальных структурно-топологических примитивов, предусматривающих возможность программирования функционального назначения СТП посредством трех г пяти, заказных фотошаблонов и позволяющих создавать полузаказные И2Л, ТТЛШ, ЭСЛ, пМОП, ОМОП и КМОП-СБИС на основе нового типа базовых матричных кристаллов - "море СТП".

Внедрении результатов работы.

Г [редложепные пакеты программ физико-топологического, ■.электрического п теплового моделирования приняты к использованию в НИИ ')Т (г. Воронеж). НИИ М13С (г. Таганрог), а также используются в учебном процессе ТРТУ (г. Таганрог).

Апробация результатов работы.

Основные результаты диссертационной работы обсуждались и были одобрены па Всероссийской научно-технической конференции "1 1нтеллектуильные САПР - 93" (Геленджик, 1993 г.). Всероссийских научно-технических конференциях с международным участием "Актуальные проблемы твер.кнелыюи -электроники и микро-электроники" (1ПМ-94 - 11')М-97) (Таганрог, 1994 - 1997 гг.), на ХХХХ - ХХХХШ научно-технических конференциях ТРТУ (Таганрог, 1994 - 1997 гг.), Всероссийской конференции студентов и аспирантов (Таганрог, 1996 г.).

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

модифицированные конструкции структурно-топологических примитивов и библиотеки логических элементов на их основе для И'Л, ТТЛ1П, ЭСЛ, пМОП, ОМОН, КМОП, трехмерных КМОП-СБИС, отвечающие всем требованиям адаптированной к САПР элементной базы, анализ основных технико-'экономических показателей фрагментов заказных СБИС на основе адаптированных к САПР элементов по сравнению с традиционными:

- универсальные (программируемые) СТП, нолузакачиые КМОП СБИС на основе нового типа базовых матричных кристаллов - "'море СТ1 Г":

- методики физико-топологического моделирования адаптированных к САПР -элементов СБИС и повышения точности численного интегрирования токов во внешних выводах полупроводниковых структур на грубых координатных сетках:

- методы и алгоритмы 'Электрического моделирования И"Л, пМОП, ОМОП, КМОП-элементов СБИС, результаты элекгрического моделирования логических элементов;

- метод и алгоритм определения максимального перегрева кристаллов заказных и полузаказных СБИС на базе адаптированных к САПР логических элементов, результаты моделирования фрагментов СБИС.

Публикации.

По теме исследовании опубликовано 12 печатных работ, получены положительные решения по заявкам:

1. N94005726 на выдачу патента РФ от 27.11.95: Интегральный логический элемент./Коноилев Б.Г., Рындин Е.А. Приоритет от 18.02.94.

2. N95105202/21 на выдачу патента РФ от 13.08.96: Иншральный логический элемент./Коноплев Б Г., Рындин Е.А. Приоритет от 06.04.95.

В ВНИТЦ зарегистрировано 5 отчетов по научно-исследовательским работам, выполненных при непосредственном участии автора.

Структура и обьем'работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами и заключения, а также списка литературы и приложений. Работа изложена на 239 страницах машинописного текста и содержит список литературы на 10 страницах, 102 рисунка. 5 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, определены методы исследования, выделены научная новизна, основные защищаемые положения, приведены другие общие ларактернст:::;,; район:.

В_нерпой главе анализируются преимущества и недостатки

адаптированной к САПР элементной базы заказных СБИС применительно к математическому моделированию интегральных логических племени)». Предлагаются модифицированные унифицированные библиотеки' логических элементов И:Л ТППИ, 1СЛ пМОП, ОМОН н КМОП-СБИС, отвечающие всем требованиям адаптированной к САПР элементной базы и имеющие следующие отличительные особенности но сравнению с разработанными ранее адаптированными к САПР элементами: примитивы определенного тина для различных биполярных или МДП-технолопгй имеют унифицированную структуру: условные фашщы С'Ш пересекают окна внешних металлических контактов к полупроводниковым областям: для биполярных технологий выполняется равенство фаничны.х условий на пересекаемых условными фаницами С'Ш внешних контактах. Обосновывается вывод о том. что перечисленные особенности открывают широкие возможности для разработки и совершенствования методов, алгоритмов и ирофамм математического моделирования с целью сокращения времени и затрат на проектирование СБИС.

Предлагаются конструкции адаптированных к САПР логических элементов трехмерных КМОП-СБИС. Проводится сравнительный анализ предложенных элементов с функционально аналогичными трехмерными КМОП-элементами, разработанными на основе традиционного подхода. Особое внимание уделяется изучению следующих особенностей, позволяющих сократить площадь, занимаемую элементами на кристалле, наличие двух параллельно соединенных р-капальных транзисторов в каждой комплементарной паре; функционирование р-канальных транзисторов в режиме "плавающей" подложки; использование туннельных р-п-переходов в качестве квазиомичеекпх выходных контактов. На основе аналитических выражений и результатов моделирования доказывается, что данные особенности не

оказывают отрицательною влияния на характеристики логических элементов. [ 1ричем первые две из них позволяют повысить быстродействие схем

Подчеркиваем сложность получения квашомических туннельных контактов с заданными вольт-амперными характеристиками в процессе производства трехмерных КМОП-СВИС. Предлагался алгоритм и программа моделирования характеристик туннельных контактов в зависимости от параметров последующих операций технологического процесса, позволяющие определить оптимальные параметры процесса ионного внедрения акцепторов (энергия, доза, проекция пробега ионов, средпеквадралилеское отклонение проекции пробега) при формировании р-областеи туннельных контактов, минимально допустимые концентрации доноров и акцепторов в п- и р-облнетях туннельных контактов и максимально допустимую ширину области пространственного заряда для обеспечения требуемых значений пикового тока и ииковою напряжения; оценить возможность проведения операций технологического процесса производства СБИС, следующих после формирования туннельных переходов: при необходимости, выработать рекомендации по модификации технологического процесса.

Предлагаются модели оценки площади и суммарной длины соединительных линий фрагментов заказных СБИС, построенных на основе адаптированных к САПР логических элементов. На основе результатов моделпроваЕШя доказывается эффективность использования адаптированной к САПР элементной базы при проектировании специализированных СБИС.

Проводится анализ преимуществ и недостатков нолучаказпых СБИС на основе базовых магричных кристаллов (БМК). В рамках методологии адаптированной к САПР элементной базы предлагаются конструкции универсальных структурно-топологических примитивов, функциональное назначение которых профаммируется при помощи фотошаблонов контактных окон и металлизации. Приводятся конструкции И2 Л, ТТЛШ, ЭСЛ. пМ011, □МОП и КМОП-элементов на основе универсальных СТП, позволяющих

проектировать по.тучакачные СБИС на баче нового типа БМК - "море СТП". При этом регулярность структуры и свойство "гибкой цоколевки" адаптированной к САПР элементной базы позволяют увеличить степень интеграции БМК, повысить эффективность использования площади кристалла за счет беччазорной стыковки универсальных СТП и логических элементов, свес ni к минимуму число изгибов и пересечений соединительных линий, исключить специальные каналы для проведения межэлементных соединений, исключить решение проблемы компонентного состава базовых ячеек, сократить время проектирования топологии СБИС ча счет использования более эффективных алгоритмов размещения и трассировки, производить проектирование матричных СБИС в,по«п> >ст;,ю автоматическом режиме, то есть универсальные СТП позволяют приблизив эффективность использования площади кристалла матричной СБИС к полностью чаказному вариангу реализации схемы при чатрагах на проектирование, соответствующих СБИС на основе БМК.

Во второй глайе рассматриваются цель и исходные данные физико-топологического моделирования (ФТМ) полупроводниковых компонентов. Аналичируются достоинства и недостатки традиционного подхода к моделированию. Доказывается, что даже при использовании традиционного подхода к моделированию преимущества адаптированных к САПР элементов позволяют сократить время и затраты на ФТМ.

Предлагается методика физико-топологического моделирования адаптированных к САПР логических элементов, основанная на сопряжении распределений потенциала и концентраций свободных носителей заряда, полученных предварительно для каждого типа СТП при соответствующих граничных условиях.

Предлагается методика численного интегрирования токов во внешних выводах полу проводниковых компонентов, позволяющая значительно снизит ь погрешность результатов, полученных на фубых координатных сетках.

Приводятся резулыагы физико-топологическою моделирования структурно-топологических примитивов, полученные при помощи программы, разработанной на основе предложенных методик. Проводится сравнительный анализ результатов сопряжения распределений потенциала и концентраций свободных носителей заряда в сопряженных СТП и результатов традиционного физико-топологического моделирования на общей координатной сетке. Приводятся зависимости погрешности сопряжения от разности 1раиичных условий на внешних контактах соседних примитивов.'

Третья глава посвящена разработке и исследованию методов электрического моделирования (ЭМ) интегральных логических элементов. В ней рассматриваются цель и исходные данные электрического моделирования, анализируются достоинства и недостатки используемых в настоящее время методов ЭМ.

Предлагаются методы, алгоритмы и программы электрического моделирования И2Л, пМОП, БМОГ! и КМОП-элементов, позволяющие получать входные, выходные и передаточные характеристики элементов, включенных в последовательную цепь, посредством определения проекций кривой пересечения поверхностей, представляющих семейства В АХ полутфоводшгшвых компонентов. на соответствующие координатные плоскости токов и напряжений, без составления и решения систем нелинейных уравнений электрических схем: использовать матрицы значений токов и напряжений, полученные в результате физико-топологического моделирования полупроводниковых компонентов и представляющие их вольт-амперные характеристики, непосредственно в качестве исходных данных В данном случае все параметры и зависимости традиционных электрических моделей полупроводниковых, компонентов (например. модели Гуммедя-Пуна биполярного транзистора, использующейся в пакете Р8Р1СП) учитываются автоматически, не требуя затрат времени на их определение при подготовке

исходных данных и, соответственно. не внося дополнительную пофеишость н результаты моделирования.

На основе результатов электрическою моделирования доказывается, чю* предложенные методы позволяют уменьшить нофешность и сократить время моделирования.

В четвертой_главе рассма фиваются цель и исходные данные

моделирования теплообмена в kpneiаллах СВИС, а также существующие методы моделирования. Особое внимание уделяется методу э.тектро-тецловой аналогии, позволяющему определят), поле nepeipeBa исследуемого фрагмента кристалла при помощи нрофамм электрического моделирования Однако, достоинства метода члектро-тенловпй аналогии не moixt быть н полной мере реализованы применительно к заказным СБИС ввиду нереплярной структуры и высокой плотности размещения элементов на кристалле. I кжазапо, что решение систем алгебраических уравнении для определения ноля иерефева кристаллов СБИС требует значите.]!,ных затрат времени даже при использовании современных программ численного анализа. Кроме того, наличие индивидуальных структурно-топологических особенностей у большинства логических элементов заказной СБИС офаиичивает возможность формализации и автоматизации представления полупроводниковых структур в виде эквивалентных схем, что дополнительно увеличивает фебуемые затраты па моделирование.

Подчеркивается, что при проектировании конструкции корпуса и выборе способа отвода тепла достаточно определить максимальным перегрев кристалла относительно поверхности радиатора. Пред.пи ается метод определения максимального пцрефева кристалла СБИС (.или фрагмента кристалла), в основу которого положены особенности адаптированных к САПР логических элементов и фрагментов СБИС. При этом на основе метода эдекфо-тепловой аналогии для каждого типа С'ITI строится ¡дагопрехмерная электро-теп.товая модель - эквивалентная электрическая схема Д|я полученных эквив&тентпых

схем СТП на основании законов Кирхгофа составляются системы алгебраических уравнении, результатом решения которых являются распределения по координатам нерефева СТП относительно поверхности радиатора в предположении; что рассматриваемые структурно-топологические примитивы теплоизолированы друг- от друга. На основе полученных распределений онределегся максимальный нерефев для каждого тина СТП, а также максимальные значения нерефева на боковых фаница.х примитивов (границах сопряжения). Да (ее -эквивалентные схемы СТП преобразуются к упрошенному унифицированному виду - -эквивалентной схеме, содержащей пять узлов (по числу максимальных значений перегрева для рассматриваемо] о

СТП).

Унифицированные размеры всех СТП. а также регулярная структура всех уровней конструктивной иерархии проектируемой СБИС позволяют производить попарное сопряжение упрощенных эквивалентных схем структурно-топологических примитивов в соответствии с данными об их расположении в составе логических иемешов. Предлагается алгоритм попарного сопряжения упрощенных -эквивалентных схем логических-.элементов в пределах узла, упрощенных схем узлов в пределах блока и так далее для всех уровней конструктивной иерархии СБИС. Результатом яатяется максимальное значение перегрева кристалла СБИС относительно поверхности радиатора.

Приводится краткое описание программы определения максимального нерефева фрагментов кристалла СБИС и полученный при помощи данной профаммы фафлк зависимости отношения времени традиционного '»лектро-генлового моделирования к времени моделирования на основе предложенного меюда от числа структурно-топологических примитивов исследуемого фрагмента СБИС. Проводится статистический анализ результатов моделирования. Проводится оценка нофепшости предложенного метода относительно, результатов традиционного -электро-теплоио! о моделирования.

В щнпоженииях приводится краткое описание' метода' решения фундаментальной системы - уравнений полу проводника при фйзико-тоиологическом моделировании, результаты определения максимальной) перс|рева фрагментов кристалла СВИС. полу чепные при помощи предложенного в диссертации метода и па основании традиционной) чдектро-тенлового моделирования, а также данные об относительной нофешности полученных результатов.

основный РКЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1.Разработаны констру кции модифицированных адаптированных к САПР логических элементов И:Л. TTJH1I. 'К'Л. пМОП. DMOI'L КМОП и трехмерных КМОП-СБИС, сохраняющие все преимущества'' адаптированной к САПР элементной базы п позволяющие сократить время моделирования и требуемые объемы памяти ")ВМ.

2.Получены результаты моделирования трехмерных КМОП-элементов. доказывающие целесообразность использования р-канальных транзисторов в режиме '"плавающей" подложки.

3.Доказана эффективность использования квазиомических лннельиых контактов в трехмерных КМОП-элементах, позволяющих повысить эффективность использования площади кристалла СВИС. Предложены алгоритм и профамма расчета характеристик квазиомических туннельных контактов в трехмерных КМОП-элементах в зависимости от параметров операций техполо1 ического процесса, следующих после формирования туннельных переходов.

• 4.Г1редложены модели оценки площади и суммарной длины связей фра! ментов СБИС на. основе адапт ированных к САПР логических элементов. Получены результаты моделирования, доказывающие, что проектирование СБИС па основе адаптированной к CAI IP элементной базы повышает

эффективность использования площади кристалла и сокращает суммарную длину соединительных линий на уровне фрагментов. 1

5.Разработаны конструкции универсальных программируемых структурно-топологических примитивов. позволяющие проектировать нолузаказные матричные СЩС на основе базовых матричных кристаллов нового типа "море СНГ. Показано, что универсальные СТН позволяют приблизить эффективность использования площади кристалла матричной СБИС к полностью заказному варианту реализации схемы при затратах на проектирование, соответствующих СБИС па основе БМЬС.

6.Предложена методика'физико-топологического моделирования И "Л и ОМОП-элементов заказных СБИС, а также многоэмитгерных структур ТТЛ111-элементов. Разработана программа и получены результаты физико-топологического моделирования полупроводниковых 1 структур, подтверждающие эффективность предложенной методики.

7.Разработана методика повышения точности численного интегрирования токов в контактах полупроводниковых структур на грубых координатных сетках. Получены результаты численного интегрирования, иллюстрирующие эффективность предложенной методики.

8.Разработаны методы электрическою моделирования И:Л. пМОП. ОМОН, и КМОП-элементов. позволяющие использовать матрицы значений токов и напряжений, полученные в результате физико-топологического моделирования полупроводниковых компонентов и представляющие семейства их вольт-амперных характеристик, непосредственно в качестве исходных данных. Разработан пакет программ и получены результаты,, подтверждающие высокую эффективность предложенных методов , электрического моделирования. . • : "

9.Предложен метод определения максимального перепева кристалла (фрагмента кристалла) СБИС на основе 'адаптированной • к С ДТП' элементной

базы. Palpado rana профамма и получены результаты моделирования.

доказывающие эффективность предложенного метода.

IК олпкацни но диссертации. '

1. Рындин li.A. Адаптированные к CAI И1 трехмерные КМОП-'э.темеНты с 'вертикальными каналами.// Тез. докл. Первой Всероссийской научно-технической коН(|)ерешиш с международным участием '"Актуальные проблемы' твердотельной электроники и микроэдекфоники" (1DM-94). Часть 2.'- Таганрог. 1994. - с. 85.

2. Рындин Н Л Моделирование процессов теплообмена в трехмерных КМОП-СВИС // Тез ,юкл. Первой Всероссийской научно-технической кон(||еренции с ме'лс.Чх народным участием "Актуальные проблемы твердотельной i.iek-фбнпкп и микроэлектроники'" (1DM-94). Часть 1. - Таганрог, 1994. - с. 104.

3. Коноилеи В.Г , Рындин li.A. Адаптированные к CAI ÍP элемент ы трехмерных КМОП-СБИС //Известия ТРТУ. - Таганрог: ТРТУ, 1995. N1, с. 1.16.

4. Коноплей Б.Г., Рындин Е.А. Использование туннельного перехода в интефальпых логических элементах трехмерных КМОП-СБИС.// Тез. докл. Второй всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микро-иектроник1Гч1ПМ-95). -Таганрог, 1995. -с. 1.16.

5. Рындин Р.А. Усовершенствование адаптированной к САШ' элементной базы закачных СВИС.// Тез. докл. Второй Всероссийской1 научно-технической конференции'' с международным участием "Актуальные

"проблемы твердогб.тмюй 'электроники и микроэлектроники" (1 DM-95). -

' ''Taí'ánp<V;'lW5. - с. 13«: '

(■>. Púiijiiif ¡'..А. Анализ "тепловых режимов трехмерных СВИС.// Сборник научных тру дои" молодых ученых. - Таганрог 1995. - с. 27 -11.

7. Ивченко В.Г.. 1'ындин H.A., Сковородников A.B. Интегрированный комплекс программ ЭЛИС-МИКРОТОП. // Тем докл. Всероссийской научно-технической конференции аспирантов и студентов "Новые информационные ¡ечнологии, информационное, нрсираммное и аппаратное обеспечение". - Tai.anpor, 1995,-с. 157-158.

S. Коноплев Б.1 '.„ 1'ындин Г:.А. Метод физико-топологического моделирования

. элементов СБИС.// Труды Третьей Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники"' (1ПМ-96). Днвноморское, 1996.-с. 142.

9. Рындин Е.А. Аналич тепловых режимов СБИС.// Труды Третей Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "'Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" (Пг)М-96). - Днвноморское. 19%.-с. 147.

10. Рындин Е.А. Повышение технико-экономических показателен СБИС па основе базовых матричных криеталлов.//Тез докл. Третьей Всероссийской научно-технической конференции аспирантов и. студентов "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления". - Таганрог, 1996. -с. 205-206.

11. Рындин Е.А. Метод электрического моделирования логических элементов СБИС.//Труды Четвертой Всероссийской научно-технической конференции с международным участием „ "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" (ГГЗМ-97). - Днвноморское, 1997. - с. 99.

12. Коноплев Б.Г., Рындин Е.А. Оценка эффективности унифицированных библиотек адаптированных к САПР логических элементов заказных СБИС.// Труды Четвертой Всероссийской научно-технической конференции с международным . участием "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" (ПЭМ-97). - Днвноморское, 1997. - с. 131-133.

Публикации достаточно полно отражают содержание диссертации. Личный вклад диссертанта в работы, оиуо.тнкопанные в соавторстве, состоит в следующем: п работах /3, 4, 7/ автором описаны конструкции и исследованы особенности адаптированных к САПР трехмерных КМОП-элементов: в работе /8/ предложена методика фичико-тонологического моделирования адаптированных к САПР элементов СБИС: в работе /¡2/ проведена оценка эффективности использования адаптированной к CAI 1Р элементной базы на основе моделей площади п суммарной длины связей фрагментов заказных СБИС.

Таганрог. Тип. ТР ГУ 1997г. Зак. 274. Тир. 100 жз.