{thumbimage 150px 1}Работа микропроцессоров, мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов зависит от спрятанных в них мельчайших приборчиков - транзисторов. Принципиально новый метод их проектирования разработала группа новгородских исследователей.
Результаты исследований ученых новгородского университета Станислава ПОПОВА, Михаила ПЕТРОВА и ведущего программиста Александра КОРЧАГИНА были опубликованы в монографии «Идентификация SPICE-параметров по вольтамперным характеристикам», которая вышла в немецком издательстве Lambert Academic Publishing. Разработка нового метода проектирования виртуальных моделей электронных приборов заняла у авторов книги больше пяти лет.
Результаты исследований ученых новгородского университета Станислава ПОПОВА, Михаила ПЕТРОВА и ведущего программиста Александра КОРЧАГИНА были опубликованы в монографии «Идентификация SPICE-параметров по вольтамперным характеристикам», которая вышла в немецком издательстве Lambert Academic Publishing. Разработка нового метода проектирования виртуальных моделей электронных приборов заняла у авторов книги больше пяти лет.
Хотя идея, по мнению ученых, достаточно очевидна.
Большие, мощные микропроцессоры собираются на предприятиях из маленьких приборов, которые в свою очередь сначала проектируются на компьютерах в научных лабораториях. Как пояснили исследователи, самое трудное в проектировании - создать модели, которые по всем параметрам соответствовали бы реальным приборам. Эту задачу усложняет и то, что универсального метода их построения нет, то есть каждая модель, как правило, требует индивидуального подхода. Между тем составные части микропроцессора или мобильного телефона не видны невооруженным глазом. Так, размер компонентов последней версии микропроцессора составляет 22 нанометра, то есть он в десятки раз тоньше человеческого волоса.
Чтобы создать такой сложный прибор, как микропроцессор, сначала нужно разработать схему каждого его составного элемента - транзистора. Причем реальные размеры миниатюрного устройства заменяются виртуальными моделями. Затем они объединяются в одну большую модель процессора. Однако при завершении работы нередко выявляется неточность устройства. Ведь каждый параметр транзистора - а их число может варьироваться от 16 до 50, рассчитывается отдельно, без взаимосвязи с другими компонентами.
- Мы задались вопросом: как можно описать сразу все параметры прибора в целом? Пробовали много различных методов, некоторые параметры упрямо не хотели рассчитываться. Но наконец нам удалось вывести специальные математические уравнения, с помощью которых можно построить многокритериальную модель, или по-другому SPICE-модель. Принцип ее работы представляет соединение двух разных процессов, которое дает нам новое качество. Поясним это на примере. Так, фонарик состоит из батарейки и лампочки, а их соединение дает нам свет. Вот и при построении моделей для электронных приборов получилось новое качество - все параметры прибора в целом удалось описать и повысить его точность, - рассказывает Станислав Попов.
Исследования проводились по заказу одного из новгородских предприятий, на котором данные модели, возможно, и будут применяться. Предприятие может выложить образцы моделей и параметры прибора на сайте, и разработчики за плату будут скачивать их и использовать для проектирования более сложных устройств. Стоит отметить, что работа над изделием еще не завершена, и сейчас идет его дальнейшее усовершенствование.
Работа в группе показалась исследователям плодотворной и интересной.
- Ученым нужно более тесно сотрудничать, - отмечают разработчики. - Но в то же время всем вместе работать сложно, поэтому идею, как правило, каждый разрабатывает отдельно, а проблемы и полученные результаты обсуждают вместе. К счастью, с появлением Интернета можно не только ознакомиться с новейшими научными достижениями, но и общаться с иностранными коллегами. Но лучше всего поработать в научном коллективе за границей.
Подобный опыт был у Станислава Попова, который в течение двух семестров преподавал и вел научную работу в университетах США. Работа с американскими коллегами и в университетских библиотеках помогла новгородскому профессору подготовить серьезную теоретическую базу для его дальнейших исследований, в том числе и для разработки SPICE-моделей. Ведь университеты и лаборатории США известны своим высокотехническим оборудованием, более легким доступом к научной литературе. Так, по запросу профессора университетская библиотека обязана доставить необходимую ему книгу за три дня из любой точки страны. В России же существует некий информационный голод, так как многие научные журналы, кроме изданий Академии наук, в Интернете не публикуются, а стоят довольно дорого.
Чтобы создать такой сложный прибор, как микропроцессор, сначала нужно разработать схему каждого его составного элемента - транзистора. Причем реальные размеры миниатюрного устройства заменяются виртуальными моделями. Затем они объединяются в одну большую модель процессора. Однако при завершении работы нередко выявляется неточность устройства. Ведь каждый параметр транзистора - а их число может варьироваться от 16 до 50, рассчитывается отдельно, без взаимосвязи с другими компонентами.
- Мы задались вопросом: как можно описать сразу все параметры прибора в целом? Пробовали много различных методов, некоторые параметры упрямо не хотели рассчитываться. Но наконец нам удалось вывести специальные математические уравнения, с помощью которых можно построить многокритериальную модель, или по-другому SPICE-модель. Принцип ее работы представляет соединение двух разных процессов, которое дает нам новое качество. Поясним это на примере. Так, фонарик состоит из батарейки и лампочки, а их соединение дает нам свет. Вот и при построении моделей для электронных приборов получилось новое качество - все параметры прибора в целом удалось описать и повысить его точность, - рассказывает Станислав Попов.
Исследования проводились по заказу одного из новгородских предприятий, на котором данные модели, возможно, и будут применяться. Предприятие может выложить образцы моделей и параметры прибора на сайте, и разработчики за плату будут скачивать их и использовать для проектирования более сложных устройств. Стоит отметить, что работа над изделием еще не завершена, и сейчас идет его дальнейшее усовершенствование.
Работа в группе показалась исследователям плодотворной и интересной.
- Ученым нужно более тесно сотрудничать, - отмечают разработчики. - Но в то же время всем вместе работать сложно, поэтому идею, как правило, каждый разрабатывает отдельно, а проблемы и полученные результаты обсуждают вместе. К счастью, с появлением Интернета можно не только ознакомиться с новейшими научными достижениями, но и общаться с иностранными коллегами. Но лучше всего поработать в научном коллективе за границей.
Подобный опыт был у Станислава Попова, который в течение двух семестров преподавал и вел научную работу в университетах США. Работа с американскими коллегами и в университетских библиотеках помогла новгородскому профессору подготовить серьезную теоретическую базу для его дальнейших исследований, в том числе и для разработки SPICE-моделей. Ведь университеты и лаборатории США известны своим высокотехническим оборудованием, более легким доступом к научной литературе. Так, по запросу профессора университетская библиотека обязана доставить необходимую ему книгу за три дня из любой точки страны. В России же существует некий информационный голод, так как многие научные журналы, кроме изданий Академии наук, в Интернете не публикуются, а стоят довольно дорого.
Светлана ГОРИНА
Владимир БОГДАНОВ (фото)
Владимир БОГДАНОВ (фото)
