CC BY
37
УДК 621.3.049.77.001.66
В.Б. Блохина
АЛГОРИТМ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ МИКРОСИСТЕМ
ВЫСОКОЙ НАДЕЖНОСТИ
Таганрогский государственный радиотехнический университет,
347928, г.Таганрог, ГСП-17 А, пер.Некрасовский, 44, тел.: (86344) 61767, e-mail: fep@tsure.ru
Наиболее эффективным методом повышения выхода годных микросистем высокой степени интеграции является резервирование. Поскольку увеличение кратности резервирования приводит к снижению эффективности использования площади кристалла, одной из основных проблем проектирования микросистем высокой надежности является определение оптимального метода и кратности резервирования.
Предлагаемый алгоритм позволяет решить эту проблему. Высокая сложность реальных систем приводит к необходимости иерархического представления их состава с точки зрения надежности , что показано на рисунке.
Число уровней иерархии структурной схемы определяется возможностью применения на каждом уровне достаточно простых моделей. Элементы и узлы разбиты на группы - совокупность элементов, условно объединенных для возможности скользящего резервирования, и наборы - совокупность элементов с идентичным составом. Узел i-го уровня, названный предком, имеет на i+1-м уровне потомка.
Исходная модель разбивается на домены - совокупность функциональных блоков, которые могут рассматриваться как независимые с точки зрения надежности.
В алгоритме можно выделить два основных этапа. Первый этап - поиск домена с наихудшим условно удельным критерием качества УУКК (выход годных единицы площади, который должен быть получен в случае равномерного распределения выхода годных для заданного результата). Предпо ложим. что выход годных на пластине распределен равномерно. Тогда выход годных i-ro элемента с площадью S, будет выражаться как
Yi^YH где Y, S - выход годных и площадь системы, а условно удельный критерий качества
ь=^--
ySi S
Второй этап - выравнивание условно удельного критерия качества наихудшего домена модификацией модели домена методом наилучших ходов.
Алгоритм завершается при достижении заданного выхода годных или при достижении максимально возможной площади микросистемы.
Форма представления исходных данных
1) Mt-число различных типов элементов;
2) Me - число элементов каждого типа без учета резервирования;
для резервирования число рабочих ТЭ;
3) Se - площадь элемента РЭ;
4) N - количество литографий элемента нижнего уровня;
5) • количество литографий шин внутри ТЭ;
6) N„5 - количество литографий межсоедитительных шин ТЭ;
7) г - разрядность шин:
8) к,- коэффициент пропорциональности;
9) Д - минимальный литографический размер:
10) Г|- коэффициент заполнения трасс;
11) п - средняя нагрузка (коэффициент разветвления):
12) О - плотность дефектов;
13) Кге- кратность резервирования.
| .
ШМШ1111 НИ
-Группы (для скользящего резервирования) Набор
Рис. Модель микросистемы
Пг=?р г*'
н II
- полное резервирование
- скользящее резервирование
Математическая поддержка
1) Выход годных элементов У,е и устройств коммутации Уии без резервирования [1]:
У.е = Уии=Уьаз • П Уепр ’
т =1
где - УЬа5- выход годных шин; УепР - выход годных элементов одного типа;
У еир = (1 + О ‘Б еПр ) ^ ’ где 8сцр - суммарная площадь элементов одного типа.
Уьав =(!+5ь«0)гмЬа5;
1 /'Эге-п-кЛ2
8Ьа5 =-----------—------------
(Мс А V З-А-г)
1Ме
4=1 )
М(
8 е е = ¿Бе-Ме. к = 1
где Sbas-площадь, занимаемая шинами; Sie - площадь, занимаемая элементами.
2) Выход годных узлов Yy*i и межсоединений Ymsc резервированием [ I ]
а) общее резервирование:
Yjzl = Ym, |l -(l-Y„U-YieM' )Kre*'j
YnB=(l+Slns-D)-N"»
(Suu+(Kre+l )-Sic)-n-k;
Sms =
2-{2+^j J l З-Д-л
где Sms -площадь занимаемая межсоединениями
б) скользящее резервирование:
{Кгс
m=0
« _ (Kri-M)
Utekre ЦКЙМмгЗ
Yns=Ö+SnsD)“Nms
' (SjL'T-Krv.Sc^\l:’5jcl'n'k[
StllS— —--------------
2-(Kre+N4+l) l З-Д-л
/
Предлагаемый алгоритм состоит в следующем:
1. Ввод исходных данных ;
2. Расчет выхода годных и площади микросистемы без резервирования;
3. Если полученное значение выхода годных ниже заданного, переход к п.4. Иначе переход к п. 13;
4. Разбиение модели на домены ;
5. Расчет УУКК для каждого домена;
6. Фиксирование (сохранение в массиве результатов) УУКК доменов;
7. Выбор домена с наихудшим УУКК;
9. Просчет УУКК всех возможных вариантов методов и кратности резервирования;
10. Фиксирование (сохранение в массиве результатов) УУКК, площади и выхода годных для всех вариантов;
11. Выбор варианта с наилучшим УУКК;
12. Модифицируем модель и переходим к п.2;
13. Соранение и вывод оптимальных значений кратности резервирования и методов резервирования или вывод сообщения о невозможности обеспечить заданного уровеня выхода годных при введении исходных данных.
Учитывая значительные затраты времени на реализацию алгоритма полного перебора со сложностью 0(МГч) предложенный алгоритм имеет сложность 0(МХЛЭ), где М - максимальная кратность резервирования, N - общее количество элементов в системе, О - число доменов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Надежность технических систем: Справочник/Ю.К.Беляев, В.А.Богатырев, В.В.Болотин и др.; Под ред.И.А.Ушаковаю- М.: Радио и связь, 1985.С.608.
