Дәріс 7 ҮИС сұлбатехникасы

Цифрлық есептеу техникасының дамуы техникалық жабдықтарға үлкен интегралды сұлбаларды (ҮИС) енгізумен сипатталады.

Әмбебапты шағынпроцессорлық кешендер негізінде цифрлық құрылғыларды жобалауда ҮИС-ды қолдану көптеген проблеммаларды шешуге мүмкінді береді. Басқару логикасын проблеммалық жүзеге асыру мұнда салыстырмалы түрде қарағанда баяу жүзеге асырылады және шағынпроцессор кейбір жағдайларда қажетті жылдамдықты қамтамасыз ете алмайды. Осыған байланысты, қазіргі уақытта жоғары өнімділікті ЭЕМ-ң элементтік базалары жартылай тапсырытын матрицалық ҮИС-ды құрайды. (базалық матрицалық кристалдар негізіндегі ҮИС, сонымен қатар программаланатын логикалық интегралдық шағынсұлбалар).

2.30 – сурет.

Жылдам жұмыс жасайтын матрицалық ҮИС. Матрицалық ҮИС-да шағынсұлбалар базалық матрицалық кристалл (БМК) негізінде жобаланады.

БМК-ды өзара байланыспаған активті және пассивті компоненттер (транзистрлар, диодтар, резисторлар және т.б.) базалық үяшық (БҰ) түзе отырып, жартылай өткізгішті кристалдың тұрақты позицияларында орындалады.

Бұның белгілі бір саны топлогиялық ұяшық (ТҰ) түзе отырып, топталады. БМК-дағы топологиялық ұяшықтар бірдей, қайталанатын ұяшықтар матрицасын түзе отырып, жүйелі түрде рналасады. Бұлар арасында трассироваланатын кеңістік болады, онда бұларды ҮИС-ға біріктіретін металл өткізгіштер трассасы орналасады. БМК-ң прифериялық аумақтарында ҮИС жұмысын қамтамасыз ететін көмекші сұлбалар және сыртқы шығыстарды қосуға арналған байланыс алаңы орналасады. 3.15 суретте екі қабатты разводиалы типтік биролярлы БМК мополбиясының үзіндісі берілген.

Мұндағы, 1-базалық ұяшықтар;2-көмекші сұлбалар; 3-байланыс алаңдары; 4-топологиялық ұяшықтар; 5-вертикалды трассаға арналған қамал; 6-горизонталды трассаға арналған қамал.

БМК М-300 негізінде құрылған к1520xm2 сериясы материялық ЭБЛ ҮИС-ны қарастыралық. БМК И – 300 өлшемі 5.1*5.3 мм. Кристал шарты түрде екі бөлімнен тұрады: ішкі және шеткі. Ішкі бөлім Ұ2 ТҰ-дан тұрады, бұлар 8*9 матрицасы түрінде орналасады.

Әр ТҰ 4 базалық ұяшықтардан тұрады, онда 17 транзистор және 10 резистор (3.16 сурет) болады. БМК И-300-дың шет бөлігінде тірек (опормый) кернеуінің 8 көзі, сигналдарды күшейту үшін 50 шығыс элементтері, 90 кіріс резисторлары және корпус шығыстарына қосу үшін 108 байланыс алаңдары орналасады.

Бұлардың компаненттері ЖӘНЕ/ЖӘНЕ – ЕМЕС, ЖӘНЕ – НЕМЕСЕ/ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ – ЕМЕС. Логикалық элементерінің үлкен жиынын, екілік модуль бойынша қосуды жүзеге асырып, мультиплексорымен, демультиплексорлар, жартылай қосындылағыштар, тригерлер және т.б.жұмыс қолдайды.

Мысалы ҮИС логикалық сұлбаларын жобалау функционалды ұяшықтар (ФҰ) кітапханасының көмегімен орындалады. функцияның кейбір түрлері 3.18 суретте берілген.

БМК И-300 интеграциялау дәрежесі 1100 эквивалентті элементтерді құрайды. функцияларды ауыстырып қосу кезіндегі сигналдардың кідіріс уақыты 0.7-1.55 нс көлемінде тербеледі, ал тұтынатын қуат 6.5-2.75МВт көлемінде. КИ 520хм2 сериялы ЭБЛ ма БИС конструктивті түрде планарлы шығысты 10В- шығысты металокерамикалық корпуста орындалады.