Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC

Tổng quan

• Cấu trúc IC

• Công nghệ IC chức năng chung (VLSI)

• Công nghệ IC chức năng chuyên biệt (ASIC)

• Công nghệ IC có thể lập trình (PLD)3

Transistor CMOS

• Nguồn, máng

– Vùng khuêch tán nơi electrons có thể đi qua

– Có thể kết nối nhờ tiếp xúc kim loại

• Cổng

– Vùng Polysilicon nơi đặt điện áp điều khiển

• Oxide

– Chất cách điện Si O2 chống rò điện áp cổng

Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC trang 1

Trang 1

Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC trang 2

Trang 2

Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC trang 3

Trang 3

Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC trang 4

Trang 4

Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC trang 5

Trang 5

Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC trang 6

Trang 6

Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC trang 7

Trang 7

Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC trang 8

Trang 8

Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC trang 9

Trang 9

Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 17 trang xuanhieu 600
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC

Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống nhúng - Bài 6: Công nghệ IC
EmbeddedCHƢƠNG Systems Design: 2: CẤU A Unified TRÚC Hardware/Software PHẦN 
IntroductionCỨNG HỆ THỐNG NHÚNG
 Bài 6: Công nghệ IC
 1
 Tổng quan
• Cấu trúc IC
• Công nghệ IC chức năng chung (VLSI)
• Công nghệ IC chức năng chuyên biệt (ASIC)
• Công nghệ IC có thể lập trình (PLD)
 2
 Transistor CMOS
• Nguồn, máng
 – Vùng khuêch tán nơi electrons có thể đi qua
 – Có thể kết nối nhờ tiếp xúc kim loại
• Cổng
 – Vùng Polysilicon nơi đặt điện áp điều khiển
• Oxide
 – Chất cách điện Si O2 chống rò điện áp cổng
 3
 Kết thúc luật Moore?
• Mọi kích thƣớc của MOSFET đã đƣợc thay đổi
 – (PMOS) đã giảm xuống
 • Tăng điện dung cổng
 • Giảm dòng dò từ S sang D
 – Độ dày cổng oxide hiện tại là 2.5-3nm
• Khoảng 25 atoms!!!
 gate
IC package IC oxide
 source channel drain
 Silicon substrate
 4
5
 20Ghz +
• FinFET đã đƣợc sản xuất với độ dày 
 18nm
 – Vẫn hoạt động rất tốt
• Mô phỏng chỉ ra rằng nó có thể đạt tới 
 10nm
 – Hiệu ứng Quantum bắt đầu xảy ra
 • Giảm độ di chuyển điện tích ~10%
 – Truyền dẫn ngƣợc bắt đầu đáng kể
 • Tăng dòng khoảng ~20%
 6
 NAND
• Các lớp kim loại cho việc định tuyến (~10)
• PMOS không phù hợp với mức 0
• NMOS không phù hợp với mức 1
• Một sơ đồ cơ bản cho việc hình thành cổng
 7
 Các bƣớc sản xuất Silicon
• Tape out
 – Gửi thiết kế đến khu vực sản xuất
• Quay
 – Thực hiện một lần trong quá trình sản xuất
• Quang khắc
 – Vẽ mẫu bằng cách sử dụng cản quang để hình thành rào chắn cho quá trình lắng 
 đọng
 8
 Chuyên dụng đầy đủ
• Mạch tích hợp mật độ rất lớn (VLSI)
• Bố trí
 – Đặt và định hƣớng transistors
• Kết nối
 – Kết nối transistors
• Điều chỉnh kích thƣớc
 – Tạo ra các dây nối kích thƣớc dày hoặc mỏng, cho tốc độ 
 nhanh hay chậm
 – Cũng có thể cần thay đỏi kích thƣớc bộ đệm
 9
 Chuyên dụng đầy đủ
• Kích thƣớc, công suất và chất lƣợng tốt nhất
• Thiết kế thủ công
 – Tốn nhiều thời gian/độ linh hoạt cao/giá NRE cao
 – Dành cho các bộ phận quan trọng nhất trong bộ xử lý
 • ALU, đọc mã lệnh
• Công cụ thiết kế vật lý
 – Không tối ƣu, nhƣng nhanh hơn
 10
 Bán chuyên dụng
• Mảng các cổng logic
 – Gồm một mảng các cổng đƣợc chế tạo sẵn
 – “bố trí” và kết nối
 – Mật độ cao hơn, thời gian đƣa ra thị trƣờng nhanh hơn
 – Không tích hợp cao nhƣ các vi mạch chức năng 
 chuyên dụng đầy đủ
• Các “Ô” tiêu chuẩn
 – Một thƣ viện các ô đƣợc thiết kế trƣớc
 – Bố trí và kết nối
 – Mật độ thấp hơn, độ phức tạp cao hơn
 – Tích hợp tốt nhất với chuyên dụng
 đầy đủ
 11
 Bán chuyên dụng 
• Kiểu thiết kế phổ biến nhất
• Phù hợp với các loại
 – Tốt
 • Công suất, thời gian đƣa ra thị trƣờng, 
 chất lƣợng, giá NRE, giá đơn chiếc
• Tích hợp
 – Tích hợp với thiết bị chuyên dụng 
 đầy đủ cho các vùng thiết kế quan 
 trọng
 12
13
 PLD
• Thiết bị logic khả trình
 – Programmable Logic Array (PLA), Programmable Array Logic (PAL), Field 
 Programmable Gate Array (FPGA)
• Tất cả các lớp đã có sẵn
 – Ngƣời thiết kế có thể mua một IC
 – Để thực hiện chức năng mong muốn
 • Các kết nối trên IC đƣợc tạo ra hoặc hủy để thực hiện chức năng
• Lợi ích
 – Giá NRE rất thấp
 – Thời gian đƣa ra thị trƣờng ngắn
• Hạn chế
 – Giá cao, không tốt cho sản xuất hàng loạt
 – Công suất
 • Ngoại trừ PLA loại đặc biệt 1600 usable gate, 7.5 ns
 – Chậm hơn $7 list price
 14
Xilinx FPGA
 15
Khối logic có thể cấu hình đƣợc (CLB)
 16
Khối I/O
 17

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_thiet_ke_he_thong_nhung_chuong_2_cau_truc_phan_cun.pdf