Локус 1

Локус 1 — это первая версия программно-аппаратного комплекса «Локус», разработанного в СССР для автоматизированного проектирования (САПР) интегральных микросхем. Система была создана в конце 1970-х — начале 1980-х годов в Научно-исследовательском институте точной технологии (НИИТТ) и стала одной из первых отечественных разработок в области автоматизации проектирования микроэлектроники. «Локус 1» предназначался для топологического проектирования больших интегральных схем (БИС) и гибридных микросхем, обеспечивая автоматическую трассировку соединений, размещение компонентов и контроль проектных норм.

История создания

Разработка «Локус 1» началась в середине 1970-х годов в ответ на растущие потребности советской микроэлектронной промышленности. Ручное проектирование интегральных схем становилось всё более трудоёмким из-за увеличения количества элементов на кристалле. В НИИТТ (г. Зеленоград) под руководством главного конструктора В. А. Шахнова была поставлена задача создать систему, способную автоматизировать топологическое проектирование.

Первая версия комплекса была введена в опытную эксплуатацию в 1979 году. К 1982 году «Локус 1» прошёл государственные испытания и был рекомендован к серийному выпуску. Система базировалась на отечественных ЭВМ серии «Электроника-100/25» (аналог PDP-11/34) и использовала специализированное графическое оборудование, включая дисплейные станции «Электроника 001» с растровым экраном.

Архитектура и состав

«Локус 1» представлял собой многопользовательскую систему, работающую в режиме разделения времени. В её состав входили:

• Центральный вычислительный комплекс — одна или несколько ЭВМ «Электроника-100/25» с оперативной памятью до 256 Кбайт.
• Графические рабочие станции — до 8 дисплеев «Электроника 001» с разрешением 512×512 пикселей, оснащённых световым пером и клавиатурой.
• Периферийное оборудование — графопостроители (например, «Электроника Н306»), магнитные ленты для хранения данных, печатающие устройства.
• Программное обеспечение — операционная система, редактор топологии, трассировщик, модуль верификации.

Программное обеспечение было написано на языке ассемблера для процессора К1801 (серия «Электроника НЦ»). Система поддерживала библиотеки типовых топологических фрагментов (ячеек), что ускоряло проектирование.

Функциональные возможности

«Локус 1» обеспечивал выполнение следующих задач:

• Ввод и редактирование топологии — создание слоёв металлизации, поликремния, диффузионных областей, контактов и переходов.
• Автоматическая трассировка — прокладка соединений между элементами по заданным правилам (алгоритм канальной трассировки).
• Ручное размещение — интерактивное размещение компонентов с помощью светового пера.
• Контроль проектных норм — проверка зазоров, ширин проводников, перекрытий слоёв.
• Генерация фотошаблонов — вывод топологии на графопостроитель для последующего изготовления масок.

Система поддерживала проектирование схем с числом элементов до 5000 транзисторов (для БИС) и до 200 корпусов (для гибридных микросхем).

Применение

«Локус 1» использовался на предприятиях Министерства электронной промышленности СССР, в том числе:

• НИИТТ (г. Зеленоград) — разработка специализированных БИС для вычислительной техники.
• НПО «Интеграл» (г. Минск) — проектирование микросхем для бытовой электроники.
• НПО «Ангстрем» (г. Зеленоград) — создание микропроцессорных комплектов.

С помощью системы были спроектированы такие изделия, как микропроцессор К1801ВМ1 (советский аналог DEC LSI-11) и ряд микросхем для бортовых вычислителей космических аппаратов.

Ограничения и критика

Несмотря на успешное внедрение, «Локус 1» имел ряд недостатков:

• Низкая производительность — из-за ограниченных вычислительных ресурсов ЭВМ трассировка сложных схем занимала десятки часов.
• Ограниченная библиотека — отсутствовала возможность импорта данных из других САПР, что затрудняло обмен проектами.
• Отсутствие моделирования — система не включала модули электрического или временного анализа, что требовало дополнительной верификации вручную.
• Зависимость от импортных аналогов — аппаратная платформа (ЭВМ «Электроника-100») была клоном DEC PDP-11, что создавало проблемы с поставками комплектующих.

Критики отмечали, что «Локус 1» уступал западным системам того времени, таким как Calma GDSII или Applicon, по скорости и функциональности. Однако для советской промышленности он стал важным шагом в автоматизации проектирования.

Наследие и развитие

«Локус 1» послужил основой для последующих версий — «Локус 2» (1985) и «Локус 3» (1990), которые были адаптированы для работы на ЭВМ серии «Электроника-85» (советский аналог VAX) и включали модули моделирования. В 1990-е годы на базе наработок «Локус» была создана коммерческая САПР «Локус-Про» для IBM PC, которая использовалась на ряде предприятий до конца 2000-х годов.

Опыт разработки «Локус 1» также повлиял на создание других советских САПР, таких как «Парма» и «Топаз». Сегодня система представляет исторический интерес как пример ранней отечественной автоматизации проектирования микроэлектроники.

Интересные факты

• Название «Локус» происходит от латинского locus — «место», что отражает основную функцию системы — размещение элементов на кристалле.
• Разработка велась в условиях жёсткого дефицита вычислительной техники: для отладки программ использовались эмуляторы на ЭВМ БЭСМ-6.
• В 1983 году создатели «Локус 1» были удостоены премии Совета Министров СССР за вклад в развитие микроэлектроники.

Источники

• Шахнов В. А. «Автоматизация проектирования интегральных схем». — М.: Радио и связь, 1985.
• Горбатов В. А., Смирнов Ю. Н. «Системы автоматизированного проектирования в микроэлектронике». — М.: Высшая школа, 1988.
• «Развитие САПР в СССР: исторический обзор» // Электронная промышленность, 1990, № 4.
• Архив НИИТТ: техническая документация комплекса «Локус 1» (1979–1982).