![數(shù)字集成電路:引論_第1頁](http://file4.renrendoc.com/view11/M00/0A/10/wKhkGWX4GbCAN9oMAAGiNX_28ho550.jpg)
![數(shù)字集成電路:引論_第2頁](http://file4.renrendoc.com/view11/M00/0A/10/wKhkGWX4GbCAN9oMAAGiNX_28ho5502.jpg)
![數(shù)字集成電路:引論_第3頁](http://file4.renrendoc.com/view11/M00/0A/10/wKhkGWX4GbCAN9oMAAGiNX_28ho5503.jpg)
![數(shù)字集成電路:引論_第4頁](http://file4.renrendoc.com/view11/M00/0A/10/wKhkGWX4GbCAN9oMAAGiNX_28ho5504.jpg)
![數(shù)字集成電路:引論_第5頁](http://file4.renrendoc.com/view11/M00/0A/10/wKhkGWX4GbCAN9oMAAGiNX_28ho5505.jpg)
版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1數(shù)字集成電路
-電路、系統(tǒng)與設(shè)計引論2本書的內(nèi)容數(shù)字集成電路簡介.CMOSdevicesandmanufacturingtechnology.CMOSinvertersandgates.Propagationdelay(傳播延時),noisemargins,andpowerdissipation.Sequentialcircuits.Arithmetic,interconnect,andmemories.Programmablelogicarrays.Designmethodologies.你要學(xué)習(xí)什么知識?Understanding,designing,andoptimizingdigitalcircuitswithrespecttodifferentqualitymetrics:cost,speed,powerdissipation,andreliability3數(shù)字集成電路引論:數(shù)字集成電路中的設(shè)計問題CMOS反相器組合邏輯門的設(shè)計時序邏輯門設(shè)計方法R,L,C的互聯(lián)問題時序問題設(shè)計運算功能塊存儲器和陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計4簡介數(shù)字IC設(shè)計和以前相比有什么不同?未來有什么變化?5第一臺計算機圖1.1世界上已知的第一個自動計算器Babbage的DifferenceEngineI(1832年)的工作部件(摘自[Swade93],由倫敦科學(xué)博物館提供)6ENIAC–第一臺電子計算機(1946)7晶體管革命FirsttransistorBellLabs,19488第一個集成電路Bipolarlogic1960’sECL3-inputGateMotorola19669
Intel4004微處理器19711000transistors1MHzoperation10IntelPentium(IV)微處理器11摩爾定律1965年,戈登.摩爾指出每個新芯片大體上包含其前任兩倍的容量,每個芯片的產(chǎn)生都是在前一個芯片產(chǎn)生后的18~24個月內(nèi)。他預(yù)測半導(dǎo)體工藝的效率將會每18個月翻一番。12摩爾定律Electronics,April19,1965.13復(fù)雜性革命14晶體管數(shù)量Courtesy,Intel15摩爾法則在微處理器上的應(yīng)用40048008808080858086286386486Pentium?procP60.0010.010.1110100100019701980199020002010YearTransistors(MT)2Xgrowthin1.96years!TransistorsonLeadMicroprocessorsdoubleevery2yearsCourtesy,Intel16尺寸增長40048008808080858086286386486Pentium?procP611010019701980199020002010YearDiesize(mm)~7%growthperyear~2Xgrowthin10yearsDiesizegrowsby14%tosatisfyMoore’sLawCourtesy,Intel17頻率Courtesy,Intel18功耗P6Pentium?proc486386286808680858080800840040.1110100197119741978198519922000YearPower(Watts)LeadMicroprocessorspowercontinuestoincreaseCourtesy,Intel19功耗將會成為首要問題5KW18KW1.5KW500W40048008808080858086286386486Pentium?proc0.111010010001000010000019711974197819851992200020042008YearPower(Watts)PowerdeliveryanddissipationwillbeprohibitiveCourtesy,Intel20功耗密度40048008808080858086286386486Pentium?procP611010010001000019701980199020002010YearPowerDensity(W/cm2)HotPlateNuclearReactorRocketNozzlePowerdensitytoohightokeepjunctionsatlowtempCourtesy,Intel21生產(chǎn)趨勢1101001,00010,000100,0001,000,00010,000,000200319811983198519871989199119931995199719992001200520072009101001,00010,000100,0001,000,00010,000,000100,000,000LogicTr./ChipTr./StaffMonth.xxxxxxx21%/Yr.compoundProductivitygrowthratex58%/Yr.compoundedComplexitygrowthrate10,0001,0001001010.10.010.001LogicTransistorperChip(M)0.010.11101001,00010,000100,000Productivity(K)Trans./Staff-Mo.Source:SematechComplexityoutpacesdesignproductivityComplexityCourtesy,ITRSRoadmap22為什么要縮小尺寸?Technologyshrinksby0.7/generationWitheverygenerationcanintegrate2xmorefunctionsperchip;chipcostdoesnotincreasesignificantlyCostofafunctiondecreasesby2xBut…Howtodesignchipswithmoreandmorefunctions?Designengineeringpopulationdoesnotdoubleeverytwoyears…Hence,aneedformoreefficientdesignmethodsExploitdifferentlevelsofabstraction23設(shè)計中的抽象層次24設(shè)計要求數(shù)字設(shè)計的質(zhì)量評價成本可靠性可測量性速度(延遲,工作頻率)功耗、能耗性能25集成電路的成本
固定成本設(shè)計時間、人力間接成本
可變成本硅處理,封裝,測試按體積按片面積26固定成本在增加27固定成本SingledieWaferFromhttp://Goingupto12”(30cm)28單個晶體管成本0.00000010.0000010.000010.00010.0010.010.1119821985198819911994199720002003200620092012cost:¢-per-transistorFabricationcapitalcostpertransistor(Moore’slaw)29成品率30缺陷aisapproximately331一些例子(1994)ChipMetallayersLinewidthWafercostDef./cm2Areamm2Dies/waferYieldDiecost386DX20.90$9001.04336071%$4486DX230.80$12001.08118154%$12PowerPC60140.80$17001.312111528%$53HPPA710030.80$13001.01966627%$73DECAlpha30.70$15001.22345319%$149SuperSparc30.70$17001.62564813%$272Pentium30.80$15001.5296409%$417321.3.2功能性和穩(wěn)定性為什么一個制造出來的電路所測得的行為特性通常都會與預(yù)期的響應(yīng)有差別?原因1:制造過程導(dǎo)致的差異每個生產(chǎn)批次之間、甚至同一圓片或芯片上器件的尺寸和參數(shù)都會有所不同。原因2:芯片上或芯片外存在的干擾噪聲。如電源噪聲、并排放置導(dǎo)線間的串?dāng)_噪聲33數(shù)字集成電路中的噪聲i(t)
電感耦合
電容耦合電源線和地線噪聲v(t)VDD34串?dāng)_噪聲Crosstalkvs.Technology0.16mCMOS0.12mCMOS0.35mCMOS0.25mCMOSPulsedSignalBlacklinequietRedlinespulsedGlitchesstrengthvstechnology35
電壓傳輸特性V(x)V(y)VOHVOLVM
VOHVOLfV(y)=V(x)SwitchingThresholdNominalVoltageLevelsVOH=f(VOL)VOL=f(VOH)VM=f(VM)36邏輯電平映射至電壓范圍VILVIHVin斜率=-1斜率=-1VOLVOHVout“0”VOLVILVIHVOH不確定區(qū)“1”37噪聲容限NoisemarginhighNoisemarginlowVIH
VIL不確定區(qū)"1""0"VOH
VOLNMHNML門輸出門輸入38再生性條件39再生性條件40扇入與扇出
41理想傳輸門Ri=¥Ro=0Fanout=¥NMH=NML=VDD/2
g
=
VinVout42老式反相器43傳播延時44環(huán)振45一階RC網(wǎng)絡(luò)voutvinCRtp=ln(2)t=0.69RCImportantmodel–matchesdelayofinverter
46功耗Instantaneouspower:
p(t)=v(t)i(t)=V
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 物聯(lián)網(wǎng)時代的移動設(shè)備中嵌入式開發(fā)新機遇
- 環(huán)??萍荚谕苿泳G色能源發(fā)展中的作用
- 現(xiàn)代家庭教育與孩子未來職業(yè)規(guī)劃的聯(lián)動
- Unit 5 The colourful world Part C Reading time大單元整體說課稿表格式-2024-2025學(xué)年人教PEP版(2024)英語三年級上冊001
- Unit 1 Wish you were here Integrated skills (1) 說課稿-2024-2025學(xué)年高中英語牛津譯林版(2020)選擇性必修第三冊
- 2023三年級英語下冊 Unit 10 Is he a farmer第2課時說課稿 湘少版
- Unit 4 History and Traditions Reading for Writing 說課稿-2024-2025學(xué)年高中英語人教版(2019)必修第二冊
- 2024年五年級語文下冊 第六單元 17 跳水說課稿 新人教版
- 《3 熱空氣和冷空氣》說課稿-2023-2024學(xué)年科學(xué)三年級上冊蘇教版
- 2025地質(zhì)災(zāi)害治理工程施工合同
- 非常規(guī)天然氣課件
- 人員招收、招聘來源及人員穩(wěn)定性保障措施
- 振動標(biāo)線設(shè)計規(guī)范
- 生育保險待遇申請表
- 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)土地資源管理-土地經(jīng)濟學(xué)課件
- XX區(qū)XXX灌區(qū)水資源論證報告書
- 新教材教科版五年級下冊科學(xué)全冊課時練(課后作業(yè)設(shè)計)(含答案)
- 電廠鋼結(jié)構(gòu)施工方案(53頁)
- 7.5正態(tài)分布課件(共26張PPT)
- 水體國產(chǎn)載體固化微生物
- 七年級語文課外閱讀理解練習(xí)
評論
0/150
提交評論