Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/Hitachi/N19900125Elc025.shtml

Быстродействующие 0,8-мкм вентильные КМОП-матрицы сложностью более 1 млн. транзисторов

Лиза Ганн
Редакция Electronics

Кристаллы нового семейства вентильных матриц, выпущенного компанией Hitachi America Ltd., представляют собой самые быстродействующие и сложные матричные КМОП-схемы в отрасли на сегодняшний день, причем это касается как общего числа, так и числа используемых вентилей. В этих матрицах серии HG62S впервые в полупроводниковой технологии превышен уровень сложности в 1 млн. транзисторов. Новое семейство представляет собой первую группу КМОП-приборов, изготовленную по 0,8-мкм технологии Кроме того, эти матричные ИС компании Hitachi обладают высоким быстролействием — задержки нагруженных вентилей в них составляют всего 300 пс.

В состав серии входят шесть базовых кристаллов сложностью от 26 тыс. до 250 тыс. вентилей (речь идет о полном количестве вентилей на кристалле), имеющих до 408 контактных площадок. Каждый вентиль представляет собой эквивалент двухвходового вентиля И-НЕ или ИЛИ-НЕ. Базовый кристалл имеет архитектуру типа «море вентилей», в которой отсутствуют заранее выделенные трассировочные каналы. В архитектуре «море вентилей» количестве» вентилей на заданной площади кристалла получается больше, чем в архитектурах канального типа. Следовательно, такая архитектура обеспечивает более эффективную реализацию блоков памяти и уменьшение задержек сигналов в схемах.

Матричные ИС изготавливаются с помощью КМОП-технологии с трехслойной металлизацией и 0,8-мкм минимальными размерами (по шаблону). В основу их конструкции положена фирменная архитектура со свободными каналами, которая позволяет получить уровень использования вентилей около 40% для схем произвольной логики и до 80% для схем памяти.

Матричные ИС серии HG62S, работающие при напряжении питания 5 В с частотой сигналов между контактными площадками до 80 МГц, имеют задержки внутренних и внешних элементов 0,32 и 3,5 нс соответственно (последняя цифра относится к выходному буферу с внешней нагрузкой 50 пФ). Эти показатели быстродействия почти вдвое выше соответствующих показателей типовых современных 1,0-мкм матричных кристаллов. Рассеиваемая мощность для двухвходового вентиля И-НЕ составляет 15 мкВт/МГц на вентиль. При разработке прикладных схем на базе матричных кристаллов серии HG62S столь высокой сложности серьезными проблемами становятся ввод описаний проектов и моделирование. Чтобы облегчить решение обеих указанных задач, предусмотрена совместимость семейства HG62S с библиотекой предыдущего семейства 1,0-мкм вентильных матриц компании Hitachi. Это позволяет сегодняшним заказчикам компании достаточно легко переходить к разработке схем на базе новых кристаллов. В состав 1,0-мкм библиотеки входят более 300 различных макроэлементов, в том числе такие плотноупакованные блоки памяти, как быстродействующие статические ЗУПВ емкостью 64 кбит. Новые приборы компании Hitachi представляют собой первые матричные КМОП-кристаллы, позволяющие выполнять встроенные блоки памяти с 12-нс быстродействием. До сих пор в составе матричных КМОП-схем можно было выполнять блоки памяти с максимальным быстродействием только 25 нс.

Специальные буферные элементы ввода-вывода, содержащие средства управления скоростью нарастания сигналов, уменьшают помехи и броски напряжения по земляным шинам, связанные с одновременным переключением нескольких мощных выходных каскадов. В матрицах предусмотрены сильноточные буферные элементы (до 36 мА), которые можно использовать для управления такими большими емкостными нагрузками, как блоки памяти. Любая контактная площадка вместе со своим элементом ввода-вывода может быть скоммутирована как входной, выходной или двунаправленный порт кристалла.

Стадия функционального проектирования схемы на базе матричных кристаллов семейства Hitachi полностью обеспечивается средствами автоматизированного проектирования, эксплуатируемыми на инженерных АРМ компаний Daisy, Mentor и Valid. С их помощью заказчики могут выполнять схемный ввод, генерацию тест-векторов и логическое моделирование устройства. Кроме того, в ближайшем будущем предполагается поставка для этих целей ряда средств проектирования третьих фирм, например средств логического синтеза компании Synopsys.

В семействе матричных ИС HG62S предусмотрена возможность проектирования тестируемых схем. В состав его библиотеки микроэлементов входят макроэлементы сканирования состояний, которые можно использовать в сочетании с программным комплексом ATPG (Automatic Test Pattern Generation — автоматическая генерация тест-кодов) компании Hitachi. Типовая схема, спроектированная с применением этих вспомогательных средств повышения тестируемости, имеет уровень покрытия неисправностей порядка 95%. Соответствующая тест-программа для кристалла разрабатывается параллельно с поверочным логическим моделированием после разработки топологии, а затем уже формируется магнитная тестовая лента PG (Pattern Generation) и выполняется завершающая стадия изготовления пластин на технологическом оборудовании компании Hitachi.

В составе серии HG62S вентильных КМОП-матриц в настоящее время выпускается шесть различных ИС. При коэффициенте использования вентилей 40% самая простая модель 026 содержит до 10 тыс. используемых вентилей и максимальное число выводов 144. Самый сложный кристалл — модель 250 — содержит 100 тыс. используемых вентилей и позволяет выполнять схемы с максимальным количеством выводов, равным 408. Остальные четыре кристалла семейства содержат 15, 23, 32 и 50 тыс. используемых вентилей. Новые кристаллы компания Hitachi выпускает в различных типах корпусов с разным числом выводов. Это и корпуса для монтажа на поверхность, такие как пластмассовые носители кристаллов с выводами и пластмассовые планарные корпуса с четырехсторонним расположением выводов, и корпуса для плат со сквозными монтажными отверстиями, например 400-контактные корпуса с матрицей штырьковых выводов.

Время изготовления опытных образцов ИС составляет от 4 до 6 нед. Стоимость разработки схемы составляет от 20 до 40 тыс. долл. в зависимости от сложности прибора и уровня взаимодействия между заказчиком и поставщиком. Цена одной специализированной ИС составляет от 10 до 300 долл. в зависимости от объема поставляемой партии и сложности кристалла [ED, 1990, No. 2, р. 117].

Hitachi America Ltd., Semiconductor and 1С Division, Hitachi Plaza,
2000 Sierra Point Pkwy, Brisbane, CA 94005-1819; (415)589-8300

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 63, No.03 (832), 1990г - пер. с англ. М.: Мир, 1990, стр.87

Electronics Design Vol.38 No.1 January 11, 1990 A Penton Publication

Electronics Design Vol.38 No.2 January 25, 1990 A Penton Publication

Раздел: НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Тема:     Цифровые ИС





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/Hitachi/N19900125Elc025.shtml