Сверхбольшие интегральные схемы (СБИС)
С точки зрения количества составляющих вентилей микросхемы
можно разделить на четыре категории: схемы с низким уровнем интеграции (МИС),
схемы среднего уровня интеграции (СИС), большие интегральные схемы (БИС) и
сверхбольшие интегральные схемы (СБИС). Схемы с низким уровнем интеграции
содержат от одного до 4 вентилей. В схемах среднего уровня интеграции может
быть от 4 до 100 вентилей. 100 вентилей на микросхему-это порог, за которым
начинаются БИС. Если, наконец, схема содержит более 20000 вентилей, ее относят
к СБИС. Число вентилей в некоторых СБИС доходит до 250000.
Технология современных и-канальных МОП ИС повышенной
плотности позволяет постоянно увеличивать число вентилей, размещаемых на одной
микросхеме. Уплотнение вентилей и сокращение их размеров дает возможность
надеяться на увеличение скорости переключений в микросхеме и снижение
потребления энергии.
Внедрение технологии СБИС стало возможным благодаря умению
изготовителей ИС выполнять точное экспонирование фотошаблонов схем с высоким
разрешением на кремниевых пластинах, покрытых резистом.
Разрешение этих шаблонов позволяет уменьшить минимальную
ширину линий до 1-2 микрон. Для получения такого разрешения используется
широкий спектр литографических методов: контактный, с совмещением, проекционный
1:1, с последовательным шаговым экспонированием, рентгеновский и
электронно-лучевой.
По оценкам промышленных экспертов технология СБИС скоро
достигнет такого уровня, что на микросхеме можно будет разместить до миллиона
вентилей. Серьезной проблемой в разработке СБИС становится затрата значительных
ресурсов, которые требуются для проектирования внутренней логической структуры
микросхемы. Возрастает вероятность потери рынка сбыта, потому что последний
может не согласиться с базовыми идеями, заложенными в проект на различных
этапах его разработки.
Чтобы избежать этих неприятностей, компании, выпускающие
полупроводниковую продукцию, вынуждены переходить на новые методы разработки.
Теперь инженеры и проектировщики уже не могут «вручную» продумывать,
разрабатывать, а затем тестировать новую микросхему - это заняло бы слишком
много времени. Весь комплексный проект разбивается на серию задач, каждую из
которых можно запрограммировать на ЭВМ.
Сначала выполняется функциональное проектирование-синтез,
верификация, моделирование и тестирование на архитектурном, системном, логическом,
схемном, приборном и процессном уровнях. Затем идет физическая разработка
разбиение, разработка топологии и топологический анализ. На обеих фазах
параллельно с проектированием должны рассматриваться такие факторы, как
функциональность, тестируемость и технологичность.
Системы автоматизированного проектирования (САПР) требуют
значительных ресурсов памяти и многих часов процессорного времени для решения
задач, возникающих при проектировании топологии сложной микросхемы. К тому же компьютерные
программы не достигли пока такого уровня, чтобы они могли предлагать лучшие
решения, чем опытные разработчики, так что на каждом шаге, перед тем как
двинуться дальше, должны выполняться перекрестные проверки и контроль. Тем не менее
применение САПР ускорило разработку микросхем.