В рамках форума «Микроэлектроника-2023» состоялись пленарная сессия и круглый стол на тему "Системы проектирования и моделирования электронных компонентов и систем". Предлагаем ознакомиться с ключевыми тезисами докладчиков.
Владимир Дождёв, директор департамента цифровых технологий Министерства промышленности и торговли России:
«Самая важная работа из той, что мы ведем, – это работа в области создания отечественного инженерного ПО. Потому что она самая сложная, проблематика – самая острая, а сложность самих продуктов – самая великая. Это действительно топовые технологии, от которых зависит весь облик нашей промышленности».
«У государства, у Минпромторга есть ресурс для поддержки проектов любой степени сложности в этой области. Наша зависимость от зарубежных решений здесь пока почти стопроцентная, и задача импортозамещения стоит очень остро. Крайне важно работать сообща и беречь каждого специалиста в этой области».
«Все стратегические документы в электронной отрасли России составлены до 2030 года, как минимум. Все показатели зависят от объемов потребления, которые растут год от года. Ресурс у властей есть. Дальше будем строить планы исходя из готовности тех или иных продуктов. Это залог технологического суверенитета».
Елена Иванова, АО «НПО «КИС»:
«ЭКБ надо разрабатывать своими собственными САПР, поскольку история различных «закладок» в зарубежных продуктах хорошо известна. Но у нас нет такого количества специалистов по разработке САПР — от силы 300 наберем по всей стране, тогда как у зарубежных создателей САПР их в десятки раз больше. И очень было бы полезно иметь свой коллективный центр прототипирования».
Сергей Пилкин, АО «ЭРЕМЕКС»:
«Для нашей страны коллектив из ста высококвалифицированных специалистов в области САПР — это уже хорошо. В последний год мы провели большую работу по кадрам и сумели оставить работать в стране ведущих специалистов в этой области».
«В третьем квартале 2024 года мы планируем завершить разработку отечественной САПР Simtera 4.0 с поддержкой отечественной операционной системы Astra Linux и процессоров «Эльбрус» от МЦСТ. Проект поддержан государством».
Алексей Харитонович, Холдинг Т1:
«Мы планируем расширить наш многофункциональный CAD не только на целостность питания и сигнала, но и на электромагнетизм, фотонику и оптику, что поможет всесторонне проектировать электронику и смежные устройства. Электромагнетизм запланирован на 2024 год, а фотоника – на 2025-2026 годы».
Алексей Переверзев, НИУ МИЭТ:
«Помимо привлечения к созданию САПР электроники крупных ИТ-компаний, активно внедряются методы проектирования при помощи искусственного интеллекта и облачных технологий. Происходит укрупнение маршрутов проектирования. Создана Рабочая группа из 20 ключевых участников отрасли. Удалось сформировать 18 предложений по ОКР, уже одобрено 8 из них».
«В рамках ОКР разработана СБИС под техпроцесс 180 нм, топология уже передана на изготовление шаблонов. В работе, в частности, платформа портирования топологии IP-блоков, библиотек элементов, фрагментов ИС с 250 нм на 180 и 130 нм».
Леонид Переверзев, ООО «Альфачип»»
«Задача проекта «Обсидиан» – разработка маршрута проектирования цифровых СБИС на основе САПР с открытым исходным кодом. Параллельно происходит разработка реально работающей демонстрационной СБИС, которая улучшит свойства серийно выпускаемого «Микроном» продукта. Срок исполнения проекта — сентябрь 2024 года».
«Считается, что на уровне 180 нм (проект демо-СБИС «Обсидиан») уровень перекрестных помех еще не так велик. Однако наше моделирование показало наличие проблем, которые удалось преодолеть специальной оптимизацией. Чип в итоге насчитывает около 9 млн транзисторов и всё разработано с помощью нашего САПР с открытым исходным кодом. На очереди — внедрение ИИ в процесс проектирования».
Сергей Макаров, ООО «Интегральные решения»:
«Отечественный САПР для проектирования и моделирования аналоговых ИС необходим из-за важного госзаказа (государство – якорный заказчик), однако количество потенциальных пользователей мало, рынком не окупается, и такая САПР тесно завязана на особенности отечественных чип-фабрик».
Сергей Аряшев, НИИСИ РАН:
«Необходимо контролировать весь процесс сквозного проектирования ЭКБ, поэтому нами создано ПО управления проектами и жизненным циклом изделия. Немаловажным этапом также является получение разрешения на продукты проектирования от ФСТЭК для доверенных изделий».
Игнат Бычков, ПАО «ИНЭУМ им. И. С. Брука»:
«Компании вынуждены создавать внутрикорпоративные САПР для собственных нужд. Это есть и у Intel, и в не очень больших российских компаниях-разработчиках. Поэтому крупные научные школы необходимо поддерживать. Наши проекты моделирования ЭКБ отстают от западных лет на 8-10, что меньше, чем разрыв в техпроцессах. Поэтому здесь у отечественных разработчиков есть шанс быстро наверстать отставание и вырваться на мировой уровень».
Фируз Шомахмадов, ООО «НМ-Тех»:
«Созданная нами модель для оценки стойкости микросхем к высоковольтным импульсам и электростатическим разрядам позволит спроектировать структуру защиты от электростатического разряда при проектировании автоэлектроники».
Никита Малышев, ЭРЕМЕКС:
«Мы провели НИОКР и выяснили, что итерация развития и сравнительный анализ приводят к выводу, что текущие инструменты алгоритмов и методов оптимизации логического синтеза в САПР микроэлектроники более перспективны в нынешних реалиях».
Михаил Равилов, ООО «НМ-Тех»:
«В PDK реализованы новые DRC-функции для создания прецизионных аналоговых схем с высоким качеством топологии. Пользование новыми функциями не требует специальных знаний от тополога, а встроены в известный функционал DRC. Реализованный подход имеет потенциал для развития и расширения».
«Для разработчиков силовых микросхем представлен инструмент верификации архитектуры металлической разводки LDMOS и выбранного размера силового ключа. Созданный метод рекомендован для PDK для анализа LDMOS приборов в техпроцессах типа BDC».
Сергей Мушкаев, АО «НТЦ «Модуль»:
«Реализация потактового эмулятора процессора NeuroMatrix NM6476 на основе Verilator может использоваться как мощный инструмент для анализа и оптимизации существующих программных решений для разных процессоров семейства NeuroMatrix NMC4».
Пётр Верник, АНО «Институт стратегий развития»:
«Нужно объединяться с Китаем в области проектирования и размещения заказов на производство ИС на фабриках SMIC и HLMC (55-28 нм), а также разработки и реализации СФ-блоков для заказчиков в Китае».
Владимир Слезкин, ООО «НМ-Тех»:
«Платформа с представленным модулем тестирования P-Cell успешно апробирована и подтвердила качество PDK для 250 нм. С её помощью существенно ускорен процесс разработки PDK для 130 нм. Никаких ограничений по технологиям нет».
Дмитрий Копейкин, АО «НИИМЭ»:
«Нами создана конструкторско-технологическая платформа проектирования СБИС на базе отечественной технологии КМОП КНИ 180 нм с тремя напряжениями питания от 1,8 до 5 вольт. Быстродействие памяти — до 110 МГц. Приглашаем пользоваться».
Александр Керре, ООО «НМ-Тех»:
«Разработанная нами подсистема миграции иерархических СФ-блоков была применена в нескольких проектах и показала хорошие результаты. Наша система дает выигрыш в 6-7 раз».
Андрей Сальников, ТУСУР:
«Автоматизированный синтез схем и топологий монолитных СВЧ ИС с использованием морфологического анализа, эволюционных алгоритмов, метода имитации отжига, библиотек элементов фаундри-компаний, а также искусственного интеллекта позволяет разрабатывать большее число схем без увеличения штата. Хотя пока что ИИ нередко уступает инженеру».
Владимир Розенфельд, ООО «НМ-Тех»:
«Подсистема автоматизированного синтеза топологии квалификационных ячеек для аттестации правил физической верификации топологии ИС позволяет увеличить количество проверяемых ситуаций и улучшить качество тестирования. Методы создания фрагментов топологии из эскизов являются технологически независимыми».
Леонид Плеханов, ФИЦ ИУ РАН:
«Одна из главных задач синтеза самосинхронных схем – минимизация затрат в транзисторах. Необходимо уменьшать общее число сигналов схемы, включая индикаторные, что также способствует улучшению быстродействия. Мы разработали способы оптимизации синтеза СС-схем на всех его этапах».
Александр Монахов, MALT system:
«В нашей компании накоплен большой опыт, позволяющий быстро разрабатывать СнК с использованием открытых библиотек IP-ядер. Такие СнК совместимы с mainline Linux, а кастомизация требуется лишь драйверам специализированных под задачу заказчика блоков».
Алексей Харитонович, Холдинг Т1:
«Мы на рынке находимся уже четверть века и успешно конкурируем с зарубежными аналогами благодаря собственным уникальным технологиям, которые можно применять даже для теплового и прочностного моделирования экстремально сложных плат и систем, в том числе, благодаря нашей эмпирической модели интегрального погранслоя».
Дмитрий Шипицин, АО «НИИМЭ»:
«В рамках разработки средств проектирования для технологии 28 нм нами было выяснено, что при анализе качества проектирования СБИС уровня 28 нм необходимо проведение IR Drop анализа, включая влияние «смещения земли». Простого соблюдения правил проектирования (DRC) недостаточно для получения планируемых характеристик».
Аджмаль Али, ООО «НМ-Тех»:
«Нами была разработана полностью электрическая параметризуемая spice-модель коллекторного электродвигателя постоянного тока для верификации ИС автоэлектроники. Калибровка модели под различные номиналы реальных электродвигателей позволила верифицировать реализацию аналогово-цифрового блока на этапе проектирования».
Игорь Харитонов, МИЭМ НИУ ВШЭ:
«Оценка средствами TCAD стойкости ячеек памяти СОЗУ к воздействию облучения частицами при уменьшении проектных норм от 90 до 28 нм выявила пути повышения радиационной стойкости перспективных микросхем до 1,5-2 раз, что показало актуальность темы для импортозамещения. Модель была откалибрована по экспериментальным данным для 90-нм и 65-нм ячеек».
Алексей Надин, АО «НИИМЭ»:
«Нами предложена концепция по поддержке средствами проектирования инструментария для разработки СВЧ ИС по стандартной отечественной низкопотребляющей КМОП-технологии 90 нм. Выявлена необходимость интеграции электромагнитного симулятора в САПР Virtuoso».
Сергей Русаков, ФГБУН «ИППМ РАН»:
«На базе моделирования радиотехнических схем модуляции и демодуляции с мемристорными приборами, обладающими инерционностью и эффектом памяти, подобно нейронам, нами предложен новый тип простых полностью пассивных демодуляторов на базе модуляции мемристорного сопротивления, работающих на частотах 3–21 Гц со сверхнизким потреблением. Это перспективно для ряда биомедицинских применений и нейросетей».
Антон Тюрин, АО «НИИМЭ»:
«Использование компилированных математических выражений на основе лямбда-функций для вычисления значений параметров элементной базы аналогового PDK оказалось наиболее надежным из всего, что было создано ранее. Полученный код может быть легко портирован в любую среду, поддерживающую лямбда-функции».
Александр Потупчик, АО «НИИМЭ»:
«Нами построена Verilog-A модель эффекта вымораживания примеси в LDD-областях кремниевых микроструктур при криогенных температурах. Создан тестовый кремниевый кристалл для натурных криогенных экспериментов и верификации модели для применения в криогенной электронике».
Елена Иванова, АО «НПО «КИС»:
«САПР тоже должен быть доверенным. Поэтому запущена госпрограмма создания отечественных САПР. Она должна быть лет на десять минимум. САПР из открытых источников не покрывает всех потребностей текущих разработок. Один открытый проект уже обкатывается на «Микроне», хотя проектирование СБИС сопряжено со многими сложностями – чем глубже субмикрон, тем больше проблем. Также есть острая проблема кадров разработчиков САПР и здесь тоже необходима серьезная долговременная госпрограмма».
Сергей Купарев, ООО «НМ-Тех»:
«Нами предложена эффективная методика оптимизации триггерных схем, использующихся в стандартных цифровых библиотеках, которая позволяет сократить время расчетов до 10 раз. Методика не зависит от технического узла и может быть применена для любого самого современного техпроцесса».
Константин Петросянц, МИЭМ НИУ ВШЭ:
«Наша новая библиотека SPICE-моделей электронных компонентов РЭА включает весь спектр текущих и многих перспективных полупроводниковых приборов, в том числе на SiC, GaAs, GaN, FinFET и мн. др., а также пассивных компонентов. Она учитывает широкий спектр внешних воздействий и диапазон температур от -269 до +300 градусов Цельсия для гражданских и специальных применений. Серьезное внимание уделено измерениям и экстракции параметров. Верификация моделей проведена с привлечением многих партнеров».
Илья Малышев, АО «НПО «ЭРКОН»:
«Наши библиотеки моделей отечественных пассивных электронных компонентов для САПР Altium и Delta Design позволяют упростить переход на импортозамещение в разработке и производстве РЭА. Мы характеризуем наши компоненты до 18 ГГц и выборочно до 40 ГГц».
Илья Колотыркин, SimInTech:
«Несколько лет мы формировали нашу экосистему. За 7 лет наш инженерный состав вырос в 7 раз, функциональные возможности – минимум в 6 раз. Платформа SimInTech для математического моделирования, разработки алгоритмов управления и генерации кода работает на ПК под Linux или Windows. Области применения — авиакосмос, робототехника, автомобилестроение. Наша система использует комплексный подход при моделировании сложных проектов, в том числе, распараллеливая задачи между разными подрядчиками. Все наши модели открытые, можно их модифицировать под свои нужды. В планах — разработка инструментов для моделирования микроэлектронной техники».