В Томском государственном университете систем управления и радиоэлектронике разработан новый подход к расчету линий передачи сигналов в микросхемах. Как сообщили в Минобрнауки РФ, метод позволяет вдвое снизить погрешность вычислений параметров — до 0,01%. Проверка на 12 эталонных структурах подтвердила, что отклонения не выходят за этот предел. Одновременно объем необходимых вычислений сокращается в два раза, что ускоряет проектирование электроники.
Ключевым элементом подхода стала расчетная сетка — разбиение поверхности проводника на небольшие участки, которое применяется при компьютерном моделировании. От размеров и расположения таких элементов зависит как точность будущей модели, так и количество уравнений, которые должна решить программа. Подобные расчеты позволяют заранее оценить, как будут работать платы и микросхемы до их изготовления.
Авторы метода предложили определять величину каждого участка на основе математического описания распределения электрического заряда. В зонах, где это распределение меняется резко, сетку делают более частой. Речь идет прежде всего об углах проводников и участках контакта металла с диэлектриком. Алгоритм учитывает геометрию проводящих элементов и расположение границ диэлектрических материалов.
Разработка ведется для отечественной системы автоматизированного проектирования монолитных и гибридных интегральных схем сверхвысокочастотной электроники. В этом проекте университет совместно с российскими организациями отвечает за схемотехнический редактор и подсистему электромагнитного моделирования. Новый метод может быть включен в эту систему.
Алгоритм допускает адаптацию для прямого расчета линий передачи и межсоединений. Это даст возможность строить электрические модели и проверять работу сверхвысокочастотных устройств еще на стадии проектирования. В дальнейших планах исследователей — создание генератора гибридных сеток, который позволит анализировать электромагнитные процессы в трехмерных структурах.
Исследование получило поддержку Министерства науки и высшего образования РФ. Результаты опубликованы в международном журнале IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, входящем в высший квартиль Q1.