Modeling of systems and processes

Моделирование систем и процессов

2219-0767

89189

10.12737/2219-0767-2024-104-113

Технические науки

Computer simulation of the operability of finishing procedures and parasitic elements in the hardware and software complex of chip design

Компьютерное моделирование работоспособности финишных процедур и паразитных элементов в программно-аппаратном комплексе проектирования микросхем

Ягодкин

Александр Сергеевич

Yagodkin

A. Sergeevich

Литвинов

Николай Николаевич

Litvinov

Nikolay Nikolaevich

Иванин

Павел Сергеевич

Ivanin

Pavel Sergeevich

Грошев

Артем Сергеевич

Groshev

Artem Sergeevich

Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov

23 10 2024

17 3 106 115 01 10 2024 30 09 2024

https://zh-szf.ru/en/nauka/article/89189/view

Постоянное интенсивное развитие производи-тельных сил и производственных отношений тесно связано с потребностями народного хозяйства в создании новых все более сложных машин, механизмов и интегральных схем. Обеспечение решения вопроса развития обусловливается противоречивыми требованиями: сокращение установленных сроков разработки проекта и повышение показателей его качества. Путем наращивания численности проектировщиков выполнить эти требования не удается. Разрешение поставленных задач возможно путем всесторонней автоматизации проектно-конструкторских работ, создания новой методологии проектирования, широкого использования методов математического моделирования, роботизации процесса производства и изготовления готовой продукции. Вопросу системе автоматического проектирования и посвящена данная статья. В статье показано, что используемый набор программ в прототипе ПАК САПР позволяет выполнять работы по созданию электрон-ной компонентной базы. Апробация составленного набора средств автоматизированного проектирования проходила в рамках реализации работ по проектированию цифровых и аналоговых схем по полному маршруту системы автоматизированного проектирования Cadence. В статье осуществлена попытка демонстрации проблемы обработки больших данных на основе способов выполнения проектных процедур для построения маршрутов проектирования средств современной элементной баз

The constant intensive development of productive forces and industrial relations is closely related to the needs of the na-tional economy in the creation of new increasingly complex machines, mechanisms and integrated circuits. Ensuring the solution of the development issue is conditioned by contra-dictory requirements: reducing the set deadlines for project development and improving its quality indicators. By in-creasing the number of designers, it is not possible to meet these requirements. The solution of the tasks set is possible through comprehensive automation of design work, the creation of a new design methodology, the widespread use of mathematical modeling methods, robotization of the manu-facturing process and the manufacture of finished products. This article is devoted to the issue of the automatic design system. The article shows that the set of programs used in the prototype of the CAD package allows you to perform work on creating an electronic component database. The testing of the compiled set of computer-aided design tools took place as part of the implementation of work on the design of digital and analog circuits along the full route of the Cadence computer-aided design system. The article at-tempts to demonstrate the problem of big data processing based on the methods of performing design procedures for building design routes for modern element databases

L-образные структуры F-образные структуры fsizing nosizing фиктивная область САПР GDSII ПАК САПР

L-shaped structures F-shaped structures sizing nosizing dummy area CAD GDSII CAD PACK

Mathematical models of MOS transistors with induced and ion-doped conditions in energy engineering / T. Skvortsova, A. Achkasov, O. Minakova, I. Kochetkov // E3S Web of Conferences, St. Petersburg, 19–21 сентября 2023 года. Vol. 460. – St. Petersburg: EDP Sciences , 2023. – P. 07023. – DOI 10.1051/e3sconf/202346007023. – EDN KTPCOE.

Mathematical models of MOS transistors with induced and ion-doped conditions in energy engineering / T. Skvortsova, A. Achkasov, O. Minakova, I. Kochetkov // E3S Web of Conferences, St. Petersburg, 19–21 sentyabrya 2023 goda. Vol. 460. – St. Petersburg: EDP Sciences , 2023. – P. 07023. – DOI 10.1051/e3sconf/202346007023. – EDN KTPCOE.

Анализ проблем моделирования элементов КМОП БИС / В.К. Зольников, С.А. Евдокимова, А.В. Фомичев [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2018. – Т. 11, № 4. – С. 20-25.

Analiz problem modelirovaniya elementov KMOP BIS / V.K. Zol'nikov, S.A. Evdokimova, A.V. Fomichev [i dr.] // Modelirovanie sistem i processov. – 2018. – T. 11, № 4. – S. 20-25.

Проектирование интерфейсов сбоеустойчивых микросхем / В.К. Зольников, Н.В. Мозговой, С.В. Гречаный [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2020. – Т. 13, № 1. – С. 17-24.

Proektirovanie interfeysov sboeustoychivyh mikroshem / V.K. Zol'nikov, N.V. Mozgovoy, S.V. Grechanyy [i dr.] // Modelirovanie sistem i processov. – 2020. – T. 13, № 1. – S. 17-24.

Methodology for designing microcircuits of various levels of CAD description taking into account quality indicators and energy efficient production / K. V. Zolnikov, T. V. Skvortsova, K. Zatorkina, A. Matusevich // E3S Web of Conferences, St. Petersburg, 19–21 сентября 2023 года. Vol. 460. – St. Petersburg: EDP Sciences , 2023. – P. 04021. – DOI 10.1051/e3sconf/202346004021. – EDN KWGJFN.

Methodology for designing microcircuits of various levels of CAD description taking into account quality indicators and energy efficient production / K. V. Zolnikov, T. V. Skvortsova, K. Zatorkina, A. Matusevich // E3S Web of Conferences, St. Petersburg, 19–21 sentyabrya 2023 goda. Vol. 460. – St. Petersburg: EDP Sciences , 2023. – P. 04021. – DOI 10.1051/e3sconf/202346004021. – EDN KWGJFN.

Разработка тестового кристалла при проектировании микросхем технологии КМОП / В.К. Зольников, О.В. Оксюта, К.А. Чубур, О.Н. Квасов // Моделирование систем и процессов. – 2020. – Т. 13, № 3. – С. 58-65.

Razrabotka testovogo kristalla pri proektirovanii mikroshem tehnologii KMOP / V.K. Zol'nikov, O.V. Oksyuta, K.A. Chubur, O.N. Kvasov // Modelirovanie sistem i processov. – 2020. – T. 13, № 3. – S. 58-65.

Разработка проектной среды и оценка технологичности производства микросхемы с учетом стойкости к специальным факторам на примере СБИС 1867Ц6Ф / В.А. Скляр, В.А. Смерек, К.В. Зольников [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2020. – Т. 13, № 1. – С. 77-82.

Razrabotka proektnoy sredy i ocenka tehnologichnosti proizvodstva mikroshemy s uchetom stoykosti k special'nym faktoram na primere SBIS 1867C6F / V.A. Sklyar, V.A. Smerek, K.V. Zol'nikov [i dr.] // Modelirovanie sistem i processov. – 2020. – T. 13, № 1. – S. 77-82.

Зольников, В.К. Верификация проектов и создание тестовых последовательностей для проектирования микросхем / В.К. Зольников, С.А. Евдокимова, Т.В. Скворцова // Моделирование систем и процессов. – 2019. – Т. 12, № 1. – С. 10-16.

Zol'nikov, V.K. Verifikaciya proektov i sozdanie testovyh posledovatel'nostey dlya proektirovaniya mikroshem / V.K. Zol'nikov, S.A. Evdokimova, T.V. Skvorcova // Modelirovanie sistem i processov. – 2019. – T. 12, № 1. – S. 10-16.

Методы контроля надежности при разработке микросхем / К.В. Зольников, С.А. Евдокимова, Т.В. Скворцова, А.Е. Гриднев // Моделирование систем и процессов. – 2020. – Т. 13, № 1. – С. 39-45.

Metody kontrolya nadezhnosti pri razrabotke mikroshem / K.V. Zol'nikov, S.A. Evdokimova, T.V. Skvorcova, A.E. Gridnev // Modelirovanie sistem i processov. – 2020. – T. 13, № 1. – S. 39-45.

Уткин, Д.М. Оценка надежности программно-технических комплексов специального назначения / Д.М. Уткин, В.К. Зольников // Моделирование систем и процессов. – 2018. – Т. 11, № 2. – С.78-84.

Utkin, D.M. Ocenka nadezhnosti programmno-tehnicheskih kompleksov special'nogo naznacheniya / D.M. Utkin, V.K. Zol'nikov // Modelirovanie sistem i processov. – 2018. – T. 11, № 2. – S.78-84.

10.

Зольников, В.К. Методы верификации сложно функциональных блоков в САПР для микросхем глубоко субмикронных проектных норм / В.К. Зольников, С.А. Евдокимова, Т.В. Скворцова // Моделирование систем и процессов. – 2019. – Т. 12, № 1. – С. 16-24.

Zol'nikov, V.K. Metody verifikacii slozhno funkcional'nyh blokov v SAPR dlya mikroshem gluboko submikronnyh proektnyh norm / V.K. Zol'nikov, S.A. Evdokimova, T.V. Skvorcova // Modelirovanie sistem i processov. – 2019. – T. 12, № 1. – S. 16-24.

11.

Зольников, В.К. Обзор программ для САПР субмикронных СБИС и учет электрофизических эффектов глубоко субмикронного уровня / В.К. Зольников, А.Л. Савченко, А.Ю. Кулай // Моделирование систем и процессов. – 2019. – Т. 12, № 1. – С. 40-47.

Zol'nikov, V.K. Obzor programm dlya SAPR submikronnyh SBIS i uchet elektrofizicheskih effektov gluboko submikronnogo urovnya / V.K. Zol'nikov, A.L. Savchenko, A.Yu. Kulay // Modelirovanie sistem i processov. – 2019. – T. 12, № 1. – S. 40-47.

12.

Чубур К.А., Струков И.И., Евдокимова С.А., Белокуров В.П., Платонов А.Д., Черкасов О.Н., Зольников К.В. Разработка математических моделей физических процессов в разнородной многослойной структуре при радиационном воздействии// Моделирование систем и процессов. – 2022. – Т. 15, № 1. – С. 125-133.

Chubur K.A., Strukov I.I., Evdokimova S.A., Belokurov V.P., Platonov A.D., Cherkasov O.N., Zol'nikov K.V. Razrabotka matematicheskih modeley fizicheskih processov v raznorodnoy mnogosloynoy strukture pri radiacionnom vozdeystvii// Modelirovanie sistem i processov. – 2022. – T. 15, № 1. – S. 125-133.

13.

Ачкасов А.В., Солодилов М.В., Литвинов Н.Н., Чубунов П.А., Зольников В.К., Шеховцов Д.В., Бордюжа О.Л. Особенности проектирования микросхем, выполненных по глубоко-субмикронным технологиям // Моделирование систем и процессов. – 2022. – Т. 15, № 4. – С. 7-17.

Achkasov A.V., Solodilov M.V., Litvinov N.N., Chubunov P.A., Zol'nikov V.K., Shehovcov D.V., Bordyuzha O.L. Osobennosti proektirovaniya mikroshem, vypolnennyh po gluboko-submikronnym tehnologiyam // Modelirovanie sistem i processov. – 2022. – T. 15, № 4. – S. 7-17.

14.

Макаренко Ф.В., Ягодкин А.С., Зольников К.В., Денисова О.А., Полуэктов А.В. Обзор логических базисов и микросхем при построении комбинационного устройства с учетом надежности// Моделирование систем и процессов. – 2022. – Т. 15, № 1. – С. 115-124.

Makarenko F.V., Yagodkin A.S., Zol'nikov K.V., Denisova O.A., Poluektov A.V. Obzor logicheskih bazisov i mikroshem pri postroenii kombinacionnogo ustroystva s uchetom nadezhnosti// Modelirovanie sistem i processov. – 2022. – T. 15, № 1. – S. 115-124.

15.

Ягодкин А.С., Зольников В.К., Скворцова Т.В., Ачкасов А.В., Кузнецов С.А., Макаренко Ф.В. Разработка алгоритмов и программ анализа электрических характеристик БИС // Моделирование систем и процессов. – 2022. – Т. 15, № 3. – С. 136-148.

Yagodkin A.S., Zol'nikov V.K., Skvorcova T.V., Achkasov A.V., Kuznecov S.A., Makarenko F.V. Razrabotka algoritmov i programm analiza elektricheskih harakteristik BIS // Modelirovanie sistem i processov. – 2022. – T. 15, № 3. – S. 136-148.

16.

Суханов, В.В. Логическое проектирование информационного обеспечения распределенных информационных систем критического применения / В.В. Суханов, О.В. Ланкин // Моделирование систем и процессов. – 2021. – Т. 14, № 2. – С. 67-73. – DOI: 10.12737/2219-0767-2021-14-2-67-73.

Suhanov, V.V. Logicheskoe proektirovanie informacionnogo obespecheniya raspredelennyh informacionnyh sistem kriticheskogo primeneniya / V.V. Suhanov, O.V. Lankin // Modelirovanie sistem i processov. – 2021. – T. 14, № 2. – S. 67-73. – DOI: 10.12737/2219-0767-2021-14-2-67-73.

17.

Nguyen T. et al. The performance and energy efficiency potential of FPGAs in scientific computing //2020 IEEE/ACM Performance Modeling, Benchmarking and Simulation of High Performance Computer Systems (PMBS). – IEEE, 2020. – С. 8-19.

18.

Corperation A. Cyclone IV FPGA Device Family Overview //Cyclone IV Device Handbook. – 2013. – Т. 1.

Corperation A. Cyclone IV FPGA Device Family Overview //Cyclone IV Device Handbook. – 2013. – T. 1.

19.

Murray K. E. et al. Vtr 8: High-performance cad and customizable FPGA architecture modelling //ACM Transactions on Reconfigurable Technology and Systems (TRETS). – 2020. – Т. 13. – №. 2. – С. 1-55.

Murray K. E. et al. Vtr 8: High-performance cad and customizable FPGA architecture modelling //ACM Transactions on Reconfigurable Technology and Systems (TRETS). – 2020. – T. 13. – №. 2. – S. 1-55.

20.

Verification methods for complex-functional blocks in CAD for chips deep submicron design standards / V. K. Zolnikov, K. V. Zolnikov, N. V. Iljina, K. P. Grabovyi // E3S Web of Conferences : International Scientific and Practical Conference “Environmental Risks and Safety in Mechanical Engineering” (ERSME-2023), Rostov-on-Don, Russia, 01–03 марта 2023 года. Vol. 376. – Rostov-on-Don: EDP Sciences, 2023. – P. 01090. – DOI 10.1051/e3sconf/202337601090. – EDN XNXOCF.

Verification methods for complex-functional blocks in CAD for chips deep submicron design standards / V. K. Zolnikov, K. V. Zolnikov, N. V. Iljina, K. P. Grabovyi // E3S Web of Conferences : International Scientific and Practical Conference “Environmental Risks and Safety in Mechanical Engineering” (ERSME-2023), Rostov-on-Don, Russia, 01–03 marta 2023 goda. Vol. 376. – Rostov-on-Don: EDP Sciences, 2023. – P. 01090. – DOI 10.1051/e3sconf/202337601090. – EDN XNXOCF.

21.

Vivado Design Suite User Guide: Model-Based DSP. Design Using System Generator. UG897 (v2020.2), November 18, 2020. Available at: https://www.xilinx.com/content/dam/xilinx/support/documents/sw_manuals/xilinx2020_2/ug897-vivado-sysgen-user.pdf, accessed 02.11.2022.

22.

FIRRTL. Available at: https://github.com/chipsalliance/firrtl, accessed 02.11.2022.

23.

DSLX Reference. Available at: https://google.github.io/xls/dslx_reference, accessed 02.11.2022.

24.

Kalms L., Podlubne A., Göhringer D. HiFlipVX: an Open Source High-Level Synthesis FPGA Library for Image Processing. Lecture Notes in Computer Science, vol. 11444, 2019, pp. 149-164.

25.

Meeus W., Van Beeck K. et al. An overview of today’s high-level synthesis tools. Design Automation for Embedded Systems, vol. 16, 2012, pp. 31-51.

26.

Daoud L., Zydek D., Selvaraj H. A survey of high level synthesis languages, tools, and compilers for reconfigurable high performance computing. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol. 240, 2014, pp. 483-492.

27.

Nane R., Sima V.-M. et al. A survey and evaluation of FPGA high-level synthesis tools. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, vol. 35, issue 10, 2016, pp. 1591-1604.

28.

Design and research of the behavioral model for the modular reduction device // Eurasian Physical Technical Journal. 2020; 17: 151-156. https://doi.org/10.31489/2020No1/151-156