Проектирование высокоинтегрированных программируемых логических интегральных схем по субмикронным проектным нормам

• Автор: Цыбин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ВЫБОР АРХИТЕКТУРЫ ДЛЯ ВЫСОКОИНТЕГРИРОВАННЫХ ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ
1.1. Основные архитектуры и тенденции развития зарубежных программируемых логических интегральных схем
1.2. Обобщенная модель ПЛИС но архитектуре программируемые пользователем вентильные матрицы
1.3. Проблемы, связанные с проектированием БИС по субмикронным проектным нормам, и методы их решения

1.4. Выводы к главе I

ГЛАВА 2. КОНСТРУКТИВНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ВЫСОКОИНТЕГРИРОВАННЫХ ПЛИС

2.1. Основные схемотехнические особенности проектируемой ПЛИС

2.2. Архитектурное планирование топологии кристалла ПЛИС

2.3. Методика схемотехнического моделирования временных характеристик ПЛИС

2.4. Выводы к главе 2

ГЛАВА 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ КОММУТАЦИИ
МЕЖСОЕДИНЕНИЙ ПЛИС
3.1. Схемотехника программируемых коммутаторов ПЛИС
3.2. Исследование передаточных вентилей программируемых коммутаторов
3.3. Проектирование схем коммутации по 0. мкм КМОПтехнологии
3.4. Проектирование схем коммугации но 0. мкм КМОПтехнологии
3.5. Выводы к главе 3
ГЛАВА 4. СИНХРШЗАЦИЯ В ПЛИС ПО СУБМИКРОННЫМ ПРОЕКТНЫМ НОРМАМ С УЧЕТОМ ПАРАЗИТНЫХ ЭФФЕКТОВ
4.1. Методика расчета резистивноемкостных паразитных эффскгов и задержек распространения синхросигналов при проектировании дерева синхронизации ПЛИС
4.2. Выводы к главе 4
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ


Модификация любой части цепи требует перепроектирования и переизготовления всей БИС. Это очень дорогой процесс. В мире интерес к I достаточно велик, и год от года он продолжает неуклонно расти. Отмечено активное смещение центра тяжести I в сторону изделий системного уровня интеграции, когда в кристалл интегрируется стандартное фиксированное ядро массового применения микроконтроллер, драйвер ЖКИ, периферийные контроллеры, массивы памяти и т. БИС для специализированных приложений массового применения. Каждая ИС обязана своим появлением какойлибо идее, задаче, приложению. Классическим примером могут служить чипсеты для материнских плат компьютеров и видеокарт. Главная особенность это стандартные изделия. Будучи один раз разработаны для конкретной цели, они затем производятся массовыми тиражами и могут быть использованы несколькими потребителями в разных конечных устройствах. Фирма в отдельную группу выделяет БИС программируемой логики программируемые логические ИС, ПЛИС. К числу таких изделий микроэлектроники относятся программируемые пользователем логические ИС ПЛИС или программируемые логические приборы ПЛП i vi. Программирование ПЛИС осуществляется самим пользователем, конструктором аппаратуры. В результате программирования в схему вносятся обратимые или необратимые с точки зрения возможности последующего перепрограммирования изменения исходной структуры ПЛИС . Первые ПЛИС были изготовлены по биполярной технологии и как программируемые постоянные ЗУ ППЗУ программировались пережиганием плавких перемычек. Затем появилась КМОПтехнология ПЛИС с плавкими перемычками, были созданы репрограммируемые ПЛИС с ультрафиолетовым и электрическим стиранием записанных логических функций СПЛИС и ЭСГ1ЛИС, использующие технологию репрограммируемых ППЗУ. Наконец, созданы ПЛИС, изготовленные по технологии КМОП статических оперативных запоминающих устройств СОЗУ. Программируемые логические матрицы ПЛМ наиболее традиционный тип ПЛИС, имеющий программируемые матрицы И и ИЛИ. Примерами таких ПЛИС могут служить отечественные схемы К6РТ1, РТ2, РТ. Недостаток такой архитектуры слабое использование ресурсов программируемой матрицы ИЛИ, поэтому дальнейшее развитие получили микросхемы, построенные по архитектуре программируемой матричной логики, ПМЛ или i, т. ПЛИС, имеющие программируемую матрицу И и фиксированную матрицу ИЛИ. К этому классу относятся большинство современных ПЛИС небольшой степени интеграции. В качестве примеров можно привести отечественные ИС КМХП4, ХП6, ХП8, ХЛ8, ранние разработки серединаконец х годов ПЛИС фирм I, , , I и др. Разновидностью этого класса являются ПЛИС, имеющие только одну программируемую матрицу И, например, схема С8 фирмы I. Упрощенно традиционные фундаментальные структуры ПЛМ представлены на рис. Оба типа ПЛИС ПЛМ рис. Л, а, в и ПМЛ рис. И и ИЛИ. Основное различие между ними заключается в том, что в ПМЛ матрица ИЛИ фиксирована, а в ПЛМ программируются обе матрицы, что обеспечивает ей большую гибкость по сравнению с ПМЛ. При программировании ПЛИС задаются и термы произведений матрица И, и суммы произведений матрица ИЛИ, и, тем самым, логические функции ПЛИС. Истинное и инверсное значения сигнала каждого входа через плавкие перемычки подаются на каждый вентиль матрицы И. Группы вентилей И соединяют с вентилями ИЛИ, создавая программируемую реализацию суммы произведений, к которой можно свести все логические функции. Архитектура ПЛИС строится таким образом, чтобы на каждом имеющемся вентиле И образовывать как можно больше произведений в пределах возможности прибора. Поэтому логическую схему И называют также термом произведения. Логическое произведение затем выводится на выход через программируемую или фиксированную матрицу ИЛИ. Каждый терм произведения потенциально может использоваться для реализации логических функций и управления внутри ПЛИС . В качестве базовой для ПЛИС была выбрана алгебра Буля, так как она наиболее изучена конструкторами. При всей гибкости ПЛМ считаются достаточно сложными для большинства потребителей с точки зрения их проектирования.