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《微電子第八章專用集成電路和可編程集成電路》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第八章專用集成電路和可編程集成電路?8.1專用集成電路的作用與特點(diǎn)?8.2門陣列集成電路（有通道、無通道）?8.3標(biāo)準(zhǔn)單元集成電路?8.4多設(shè)計(jì)項(xiàng)目硅圓片方法?8.5可編程邏輯器件?8.6邏輯單元陣列LCA?8.7門陣列、標(biāo)準(zhǔn)單元與可編程集成電路的比較8.1專用集成電路的作用與特點(diǎn)?專用集成電路(ASIC)被認(rèn)為是用戶專用電路(customspecificIC)，即它是根據(jù)用戶的特定要求．能以低研制成本、短交貨周期供貨的集成電路。它最主要的優(yōu)點(diǎn)在于：?(1)可減少系統(tǒng)上總的芯片數(shù)目，因?yàn)橐粋€(gè)新的ASIC芯片可以替代印刷電路板上一組通用的標(biāo)準(zhǔn)IC產(chǎn)品；?(2)有較高
2、的性能，由于是專門為某一種應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此可以得到優(yōu)化的設(shè)計(jì)；?(3)可增加一些特殊的功能，這些特殊的功能是其他公司的產(chǎn)品所不具有的，而付出的代價(jià)并不大；?(4)增加設(shè)計(jì)的保密性，如果采用通用的IC產(chǎn)品則很容易被別人所抄襲。8.1專用集成電路的作用與特點(diǎn)?采用ASIC后，對(duì)整機(jī)系統(tǒng)的制造也會(huì)帶來明顯的效益：?(1)減少了印刷電路板的數(shù)目，可明顯地節(jié)省系統(tǒng)購體積和重量；?(2)增加了系統(tǒng)的可靠性；?(3)減少了總的功率耗散，因而可用較小的電源設(shè)備；?(4)由于減少了芯片之間的連接，因而可增加系統(tǒng)的工作速度。?此外，系統(tǒng)尺寸、重量以及功耗的減少可進(jìn)一步降低系統(tǒng)在外殼
3、和冷卻方面的成本。?ASIC可以說是市場競爭的產(chǎn)物，因而ASIC通常不采用設(shè)計(jì)周期很長、設(shè)計(jì)成本很高的全定制設(shè)計(jì)方法，而往往采用半定制的門陣列IC、定制的標(biāo)準(zhǔn)單元IC，或者直接使用可編程邏輯器件糊可編程邏輯單元陣列由用戶自己通過編程來實(shí)現(xiàn)。8.2門陣列集成電路?門陣列(gatearray)包括數(shù)字電路門陣列和線性陣列(lineararray)兩大類。前者簡稱為門陣列，它又分為有通道門陣列(常稱為門陣列)及無通道門陣列(或稱門海)兩種。?門陣列從嚴(yán)格的意義上講，應(yīng)稱為晶體管陣列。它是預(yù)先在芯片上生成由基本單元所組成的陣列，即完成了連線以外的所有芯片加工工序。設(shè)計(jì)時(shí)是
4、調(diào)用門陣列庫，根據(jù)電路要求完成布局布線。再送去工廠完成最后的連線等工序。8.2.1TTL有通道門陣列?典型的有通道門陣列的基片結(jié)構(gòu)如圖8-1所示。單元被排列成行，行與行(列與列)之間留有作為這線用的通道區(qū)，通道區(qū)的高度是固定的。這就是“有通道門陣列”這一名詞的來由。為了保證單元之間的布線具有100％的布通率，需要有較寬的通道，因這會(huì)導(dǎo)致無用的走線區(qū)域，因而浪費(fèi)硅面積。門陣列的另一特點(diǎn)是在基片的四周，有固定數(shù)目的輸入／輸出單元和壓焊塊。門陣列可以有單層布線和雙層布線。如果只允許單層金屬布線，當(dāng)垂直線段為金屬時(shí)，則水平線段必須采用多晶硅。如果有雙層布線時(shí)，則兩層金屬之
5、間通過通孔(via)相連。8.2.1TTL有通道門陣列8.2.1TTL有通道門陣列?門陣列的各單元中包含有規(guī)則的和重復(fù)的晶體管，在雙極型門陣列中還包含有電阻。在CMOS門陣列中，典型的基本單元為2個(gè)P溝晶體管和2個(gè)N溝晶體管，如圖8-2。?門陣列具有相同的單元，但可以通過不同的連接來獲得不同的功能。如采用圖8.2的兩個(gè)基本單元就可以形成一個(gè)3輸入端的與非門，見圖8-3。圖中有×號(hào)的為第一層金屬的接觸孔。有+號(hào)的為第一層金屬與第二層金屬之間的通孔(via)。需要更復(fù)雜功能的時(shí)候可以采用多個(gè)基本單元。實(shí)際上在門陣列的數(shù)據(jù)手冊中已經(jīng)給出了一些基本邏輯單元和功能塊的內(nèi)部連
6、線圖(也稱為宏單元)，因而設(shè)計(jì)者并不需要解決單元和功能塊內(nèi)部的連線問題(實(shí)際上也不可能改變)，而只要處理各基本邏輯單元或功能塊之間的連線。8.2.1TTL有通道門陣列8.2.1TTL有通道門陣列8.2.1TTL有通道門陣列?由于芯片內(nèi)的各單元是相同的，通道的高度是固定的，輸入／輸出單元和壓焊塊的數(shù)目也相同，因此可以采用統(tǒng)一的掩模版，并可完成連線以外的所有芯片加工工序(也就是金屬化以前的所有工序)，這樣就可以大批量生產(chǎn)?？梢园鸭庸ず蟮男酒瑑?chǔ)存起來，在需要時(shí)，從中取出一部分加以“單獨(dú)處理”。當(dāng)然門陣列；芯片供應(yīng)商為了適應(yīng)不同規(guī)模電路的需要，設(shè)計(jì)和制作了不同規(guī)格(含有不
7、同數(shù)目的單元、不同數(shù)目的I／O單元及壓焊塊、不同的通道尺寸)的系列基片供用戶使用。8.2.1TTL有通道門陣列?所謂的單獨(dú)處理就是根據(jù)電路的要求。進(jìn)行邏輯門的布局和門之間的布線。這時(shí)就需要單獨(dú)設(shè)計(jì)和制作用于接觸孔相連線的掩模版。對(duì)于單層布線工藝，只要設(shè)計(jì)2塊掩模版(一塊用于接觸孔，另一塊用于金屬布線)；對(duì)于雙層布線，則需要4塊掩模版(一塊為接觸孔，一塊為通孔，另兩塊分別為第一層金屬和第二層金屬)。采用雙層金屬布線方案可以得到更緊湊的布圖，出而有較小的芯片面積。?門陣列可以采用各種電路技術(shù)，如STL，ECL、TTL和CMOS等，但CMOS用得更普通。8.2.1TTL
8、有通道門陣
