Адаптированные к САПР элементы трехмерных кмоп-сбис

Известия ТРТУ

Специальный выпуск

Секция конструирования электронных средств

УДК 621.3.049.77.001.66

Б. Г. Коноплев, Е. А. Рындин

АДАПТИРОВАННЫЕ К САПР ЭЛЕМЕНТЫ ТРЕХМЕРНЫХ КМОП-СБИС

В настоящее время одним из перспективных направлений развития интегральной электроники является создание трехмерных СБИС. Наиболее глубоко исследованы КМОП-СБИС на основе структур, в которых п-канальные транзисторы размещены в подложке р-типа, а р-канальные—в областях рекристаллизованного кремния, изолированных от подложки разделительным диэлектриком. При этом существенно повышается сложность автоматизации процессов синтеза структуры и топологии СБИС, возрастают затраты на проектирование.

Одним из путей решения данных проблем является методология проектирования СБИС на основе адаптированной к САПР элементной базы. Элементы синтезируются из набора структурно-топологических примитивов (СТП), информация о которых хранится в базе данных САПР.

На основе данного подхода разработаны трехмерные КМОП-элементы первого уровня. Выполнен расчет их параметров и характеристик с использованием аналитических моделей, дающих погрешность 15—20%.

По сравнению с функционально и конструктивно аналогичными планарными элементами новые элементы имеют в среднем на 40—60% меньшую занимаемую площадь и на 10—15% меньшую задержку переключения за счет снижения паразитных емкостей и сопротивлений.

По сравнению с трехмерными элементами, разработанными на основе традиционного подхода, новые элементы имеют на 40—70%) большую занимаемую площадь и на 15—20%) большую задержку переключения, что является следствием избыточности площади и паразитных параметров в связи с требованиями совместимости и взаимозаменяемости СТП в составе элемента. Однако на уровне фрагментов (с числом элементов не менее 20) благодаря применению упомянутой выше методологии проектирования занимаемая площадь сокращается на 30—40%, а быстродействие увеличивается на 15—20% за счет практически беззазорного размещения элементов на кристалле и сокращения задержки сигналов в межсоединениях. При этом синтез структуры и топологии элементов, фрагментов и СБИС в целом сводится к легко формализуемой процедуре. Сокращаются время и затраты на проектирование за счет использования САПР в автоматическом режиме.