Az integrációs szint növelésének problémái

A VLSI és az ULIS létrehozásakor számos tervezési és technológiai problémát kellett megoldani.

# 9633; A szubsztráthibák problémája. Minél nagyobb a kristály területe, annál nagyobb a valószínűsége annak, hogy a kristályszerkezet hibája egy integrált áramkör elemének megjelenéséhez vezet. Ezt a problémát a félvezető alapanyagok gyártásának technológiájának javításával oldják meg.

# 9633; Az IC elemek méretének csökkentése. Ismeretes, hogy az elemek méreteit a litográfia határozza meg. A fotolitográfia felbontási erejét a fény hullámhossza (körülbelül 1 μm) korlátozza. A modern szubmikronos litográfia jóval rövidebb hullámhosszú sugárzást (elektron, ion és röntgensugárzás) alkalmaz, amelyek lehetővé teszik az 1 μm-nél (legfeljebb 0,1 μm-nél kisebb) méretű elemek beszerzését.

# 9633; Hűtőborda probléma. Az elemek méretének és a köztük levő távolságnak a csökkentése a szubsztrátum felületének egysége által disszipált fajlagos teljesítmény növekedéséhez vezet. A gyakorlatban ez a teljesítmény nem haladja meg az 5 W / cm 2 értéket. Ezt a problémát a logikai elemek működésének mikrofilmjei használják. Ebben az esetben előnyös a CMDT és az I2L áramkör, amelyek logikai elemenként kevesebb, mint 0,1 mW teljesítményt fogyasztanak.

# 9633; Az összeköttetések problémája. Az alrétegen létrehozott hatalmas számú elemet oly módon kell összekapcsolni, hogy bizonyos jelek funkcionális átalakításainak teljesítményét biztosíthassa. Ez többszintű vezetékezéssel érhető el. Az első szint van kialakítva egyszerű logikai elemek kialakítva a második szinten egyes egységek (flip-flop, összeadókat, és így tovább. D.) blokkokat képeznek (regiszterek, dekóderek, stb), a harmadik szinten.

A kábelezés rögzíthető és programozható. A rögzített kiküldetés a tételek 100% érvényességének függvényében kerül alkalmazásra. Ebben az esetben a kapcsolatok topológiája előzetesen kifejlesztésre kerül. Legalább egy hibás elem jelenléte az egész chip hibájához vezet. Abban az esetben, programozható on-chip vezetékek teremt a túlzott elemek száma, a teljesítmény ellenőrzése és egy térképet összeállítani godnos látnia elemekkel. Ezután egy számítógép segítségével létrehozzák a kapcsolatok topológiáját. Ez a módszer azonban további technológiai műveleteket igényel.

A probléma megoldása a növekvő integráció mértékétől és VLSI Ubisa abból áll, hogy az új tervezési és technológiai megoldások, a minőség a Lich az alkalmazott fejlődésének közepes méretű integrációs zseton. Nagy jelentőséggel bír olyan elemek új konstrukciója, amelyek lehetővé teszik a litográfia meglévő megoldási képességével való integráció mértékének növekedését. A VLSI-ben a funkcionálisan integrált elemeket széles körben használják, ha ugyanaz a félvezető régió egyesíti a legegyszerűbb elemek funkcióit. Egy példa SLE-élő szerkezet és a 2, amelyek egymással egy vonalban vannak a vízszintes tranzisztor bázisa típusú p-n-p függőleges tranzisztor emittere az n-p-n tranzisztor és a kollektor p-n-p tranzisztor egyidejűleg a bázis n-p n. Széles körben prima nyaetsya kombinációja a kollektor terhelést a kollektor és számos más CONSTRUC-ruktivnyh megoldásokat, hogy csökkentse a dobozok száma, amelyek helyezett IC elemek, és ezáltal növelik az integráció mértéke. A szubmikron bizonyos területeken a felbontása fotolitográfiai eljárással-ség körülbelül 1 mikron, VLSI széles körben használják a önbeállás módszer, amelyben használat alapul a korábban létrehozott réteget minő-stve maszkok későbbi elemek.

Az integráció fokának egyik módja a "háromdimenziós" integráció. A háromdimenziós szerkezetekben az elemek különböző rétegekben vannak kialakítva, amelyek függőleges irányban váltakoznak. Egy példa egy olyan térhatású tranzisztor függőleges felépítésére, amelyben a forrás és a lefolyó egymás fölött helyezkedik el, és a csatorna függőleges irányban halad. Egy másik példa a kétrétegű CMDP-struktúrák létrehozása. Ezekben a struktúrákban van egy közös kapu, amely alatt az n-csatorna található, és a kapu felett van egy p-csatorna. Ez a kiegészítő pár a csatlakozásokkal együtt ugyanazt a területet foglalja el, mint egy n-típusú csatorna egyik tranzisztorát. A hagyományos CMDD szerkezethez képest, amelyben az azonos csatornákban az n-csatornás és a p-csatornás tranzisztorok ugyanabban a síkban helyezkednek el, kétrétegű CMDP struktúra lehetővé teszi az integráció mértékének 3-4-szeres növekedését.

Az ULIS-ben fontos szerepet játszik az elemei interakciója. Az LSI-k kifejlesztése alacsony fokú integráció minden egyes tranzisztor ugyanúgy viselkedik, mint a „izolált” állapotban, és a részeként az integrált szerkezetben. Az ULIS szubmikron méretekkel, egy tranzisztor elkülönítése egy másikból nehéz. A tranzisztorok egymással való kölcsönhatásának lehetséges mechanizmusa számos, és olyan hatásokat tartalmaz, mint a kapacitív csatolás, az alagút és a töltés átvitele.

Az integráció mértékének növekedése élesen szűkíti az LSI alkalmazási körét, mivel szakosodottvá válnak, és ennek eredményeként korlátozott mennyiségben készülnek. Egy adott típusú mikroáramkör alkalmazási körének szűkítése szükségessé teszi az LSI-k széles választékának kialakítását, következésképpen sok időt és pénzt a tervezésük, a gyártás és a gyártás előkészítéséhez.

Az alapmátrix-kristályok (BMC-k) felhasználásával széles körű szakosodott LSI-k széles választéka valósítható meg a tervezés és a termelés költségeivel szemben. Gate array egy félig Vodnikova kristály, amelyek úgy vannak elrendezve egy bizonyos sorrendben az állandó-TION helyek neskommutirovannye passzív és aktív elemek (tranzisztorok, diódák, ellenállások, és így tovább. P.). Egy bizonyos számú aktív és passzív elemek vannak csoportosítva topológiai sejtek (TCS), amelyek úgy vannak elrendezve szabályos BMK, amely egy mátrix azonos ismétlődő sejtek. Egy BMP topológiai cellában az elemek fémes összeköttetésekkel való későbbi egyesülése több logikai vagy tárolóelemet is létrehozhat. A TL-ben lévő komponenseket olyan módon választják ki, hogy különböző elemek létrehozására használhatók, amelyek listája egy bizonyos funkcionális készletet - az elemek könyvtárát képez. Minél több különböző a könyvtár elemei, annál hatékonyabb a mátrix LSI funkcionális áramköreinek kialakítása.

Feature mátrix LSI hogy BMK jelentése EDI-nek egy alapot létrehozásával széles funkcionális áramkörök, sokfélék minden-ség, amely meghatározza a vezetékek, amelyek vannak kialakítva az utolsó lépcsős folyamat őket. Más szóval, a BMC gyártására szolgáló fotomaszkok állandóak, és a speciális mátrix LSI kialakítására szolgáló fotomaszkok változóak. Alapján tehát a változás fotómaszkok BMK metallizáció kialakulhat számos módosítást mátrix LSI különböznek működési diagramja mi. A BMC-ket mind bipoláris tranzisztorok alapján, mind MIS-struktúrák alapján végzik. Az alapkristály elemeinek számát a technológia szintje határozza meg, és eléri a 10 6-ot.