Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Microelectronics1 Történelem Planar techn. Dinamikus – kapacitív tárolás Küszöbfeszültség instabilitás – analóg… CODEC – telefónia EPROM – floating gate.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Microelectronics1 Történelem Planar techn. Dinamikus – kapacitív tárolás Küszöbfeszültség instabilitás – analóg… CODEC – telefónia EPROM – floating gate."— Előadás másolata:

1 Microelectronics1 Történelem Planar techn. Dinamikus – kapacitív tárolás Küszöbfeszültség instabilitás – analóg… CODEC – telefónia EPROM – floating gate Mikroprocesszor, memóriák Gordon Moore Scale-down Áramkör-elmélet (kódolás, szűrés, etc.) Analogic „electronic grade” Team – tudományágak „Intellectual property”, IP

2 Microelectronics2 csatorna Drain polysilicon gate gate-oxid Gate p-szubsztrát Source n+ Rövidcsatornás „telítéses” üzem: Küszöbfeszültség alatti működés:

3 Microelectronics3 Szubsztrát visszahatás B A CpCp T1T1 T2T2 ΔV th =0,5 U sb 1/2 U sb

4 Microelectronics4 Drain Gate Szubsztrát Source C db C gb C sb C gs C gd Parazita elemek

5 Microelectronics5 Latch-up n-zseb D nMOS-tranzisztor p+ G p-szubsztrát S n+ pMOS-tranzisztor G S D Latch-up

6 Microelectronics6 U gs’ C sb Gate Source Drain I db Bulk (szubsztrát) C gb C db C gd C gs rsrs rdrd g m U gs’ riri rgrg D1D1 D2D2

7 Microelectronics7 Vertikális tranzisztor Gate Source Drain Szubsztrát Hordozó n+ p p L

8 Microelectronics8 Silicon-on-Sapphire, SOS n-adalékolt drain réteg Csatorna a p-szubsztrátban Nincs parazita n-adalékolt source réteg poliszilicium gate réteg Gate oxid réteg UGUG USUS UDUD Szigetelt hordozó pl. zafír

9 Microelectronics9 Integrált bipoláris tranzisztor Kollektor Emitter Bázis p-bázis p-szubsztrát n + -emitter n-kollektor n + -kollektor eltemetett réteg n + -kollektor hozzávezetés

10 Microelectronics10 Tokozások MCM, szendvics-szerkezet (mikrohullámú összeköttetések) 1. VLSI chip 2. VLSI chip 3. VLSI chip Kerámia hordozó Tokozás

11 Microelectronics11 Kaszkád feszültségkapcsolt logika (Cascade Voltage Switch Logic, CVSL) V DD T 2 T 1 T 4 T 3 Q Q A A Ellentétes (differenciális) vezérlés Ha bemenetek=lebeg, akkor kapacitív tárolás) V DD T 2 T 1 T 4 T 3 Q Q D D CLK

12 Microelectronics12 Logikai családok statikus CMOS dinamikus CMOS (Domino) transzfer gates áramkapcsolt (CML) kaszkád feszültség-kapcsolt (CVSL) emittercsatolt (ECL) BiCMOS adiabatikus, retractile

13 Microelectronics13 nn p p VccVcc Y=A +B C t B A 1. Statikus CMOS logika. V cc Y=A. B n n n p  ELŐTÖLTÉS B AC ki  KIÉRTÉKELÉS 2. Dinamikus CMOS logika. Logikai családok M T2T2 T1T1 A C2C2  V CC  C1C1 D E F B Y1Y1 Y2Y2  3. Több-kimenetű Dinamikus CMOS logika.

14 Microelectronics14 p p n n Y=A  B A A B R1R1 A U ref B Y=A. B V cc R2R2 4. Transzfer-gates logika. 5. Emittercsatolt logika.

15 Microelectronics15 n p T1T1 Q1Q1 n n Q2Q2 CtCt V cc T2T2 T3T3 T4T4 A A 6. BiCMOS logika

16 Microelectronics16 V cc p A CtCt A n CMOS alapinverter A·B+C·D D A C V DD B U Ref R1R1 7. Current Mode Logic, CML

17 Microelectronics17

18 Microelectronics18 Statikus RS-tároló. T1T1 n n Q C2C2 Q n p p n C1C1 SET RESET V CC Brute force!!!

19 Microelectronics19 C parazita V cc Y=A. B n n n p B A C ki  Statikus inverter A.BA.B A.BA.B  B A C1C1 C2C2  D C3C3 Y=A. B. D DOMINO CMOS dinamikus, egyfázisú logika V cc nMOS logika DOMINO CMOS fokozatok összekapcsolása statikus inverterrel

20 Microelectronics20 GHz-es CMOS logikák időzítés – fázisjelek deskew áramkörök jel-regenerálás, átmeneti tárolók (transzparens latch-ek) differenciális jel-vezetés

21 Microelectronics21 Gyors beírású, a kimeneten megfogott D- tároló Q C1C1 C2C2 V DD D T4T4 T2T2 T7T7 T5T5 T1T1 CLK M T3T3 T6T6 Q I1I1 I2I2 I3I3

22 Microelectronics22 Memóriák

23 Microelectronics23 V CC pp n n n word line read write read write n bit line 6-tranzisztoros statikus tároló cella

24 Microelectronics24 pp n n n n Q Q 1 2 V ref sense amplifier out EE V- V- Read Word Line Write Word Line Read Bit LIne ECL kiolvasású 6-tranzisztoros tároló cella

25 Microelectronics25 Duál-port RAM

26 Microelectronics26 Áramtükrös SRAM kiolvasó erősítő T4T4 Bit Oszlop szelektálás T1T1 T2T2 T5T5 Adat ki V DD Φ T3T3 T6T6 U G  V DD, nincs áram Φ fázisjel nyitja T7-et, kiválasztjuk az oszlopot, ΔU feszültségek lépnek fel, T1, T2 az „erősítőre” kapcsol, T5 nyit, T6 zárva marad, U G →0, Adat ki = V DD, ui. T4 árama=0 kell legyen. Ha fordítva, akkor T6 nyit, T4 zárva, ezért Adat ki =0, nincs munkaellenállás! T5 zár, ezért U G =V DD. végül Φ→0, T7 lezár, T7T7 UGUG +ΔU+ΔU ΔU=0 T7T7

27 Microelectronics27 Billenőkörös kiolvasó erősítők T6T6 V DD Memória cellák T 10 Bit Φ Oszlop szelektálás T1T1 T2T2 T3T3 T4T4 V DD Φ T5T5 T7T7 T8T8 T9T9 X Y Bit Oszlop Φ WL T5T5 T6T6 T7T7 T8T8 T9T9 X Y T3T3 T4T4 T1T1 T2T2 T 11 Φ Φ Adat ki a) b) metastabil Kis felhúzó áram Földelés Itt vezérel, nyitva, de I=0 V DD -10mV

28 Microelectronics28 ECL sordekóder

29 Microelectronics29 3-tranzisztoros dinamikus (analóg) cella CSCS T3T3 Kimeneti vonal (invertált) Read T2T2 T1T1 Write Bemeneti vonal Analóg áramkörök: aritmetikához

30 Microelectronics30 1-tranzisztoros dinamikus RAM cella word line bit line read amplifier CSCS C BL

31 Microelectronics31 pp n n Prech V ref V V Prech Strobe1 Strobe2 Word line Dummy Word line bitline C s Dummy cell C 1 C 2 Dinamikus RAM cella kiolvasó erősítő

32 Microelectronics32 C1C2C3C4C5C6C7C8 Sor-címOszlop-cím Burst kezdete RAS CAS Clock Cím Adat Latency Szinkron DRAM ütemezése Régi DRAM: aszinkron. Itt processzor tudja latency-t, és akkor olvas ki.

33 Microelectronics33

34 Microelectronics34 DDR (Double Data Rate)-RAM EDO-RAM (kimeneti tároló, közben címek) Beágyazott RAM-ok: dual oxide technique RAMBUS SAM Video RAM

35 Microelectronics35 Vezérlő gate Source Lebegő (floating) gate Drain Csatorna UV-EPROM cella Kapacitív osztó, Lavina-hatás (hot elektron)

36 Microelectronics36 Klasszikus EEPROM cella n + n + Control gate S D tunnel oxid +12V 0 V+12V WRITE ERASE READ 0 V U Read +5V + from gate (Tunnelezés a drain-ről) to gate Kapcsoló tranzisztor

37 Microelectronics37 0 V +12V Törlés: minden source → +12V, electronok: vissza source-ba Bit line Word line Közös föld D S n + S D tunnel oxid Word line n + Flash memória cella

38 Microelectronics38 Drain Source Control gate n n Forró elektronok Alagút-hatás S D +5V GND +12V S D GND a/ b/ c/ Split-gate EEPROM cella

39 Microelectronics39 NOR-rendszerű Flash memória 2. Bit-vonal 1. Bit-vonal WL 0 WL 1 WL 14 WL 15 Közös source Helyfoglalás Write: source=0, BL=high, WL=+U Erase: közös source =+U, WL= -U, BL=lebeg egyszerre a blokk Read: source=0, drain=R, WL=cím

40 Microelectronics40 NAND-rendszerű Flash memória struktúra Jó helykihasználás, lassú (soros) Write (Tx): BLx szelektálás Source szelektálás, KS=0 BLx=0 WL x = ++U, a többi +U csatorna mindenütt, tunnel Tx Erase: zseb=++U, összes WL=0 minden cella törlődik Read (read-through, „cellákon át”): BL, KS szelektálás Source=0, BL= pull-up WL (nem Tx)=normál csatorna WLx=0, kiolvasás függ lebegő gate-től Sor- dekóder 2. Bit- vonal Bit-vonal szelektálás Közös source szelektálás (KS) 1. Bit-vonal WL 0 WL 1 WL 14 (WL X ) WL 15 Közös source T X (BL X )

41 Microelectronics41 Programozott kapcsoló FPGA, redundáns memória, A/D kalibrálás T 2 T 1 S D A B U Vez Programozás Közös lebegő gate Kapcsoló B A r ds

42 Microelectronics42 Dinamikus sordekóder elrendezése

43 Microelectronics43 8K x 9bit SRAM TAG-RAM DATA-RAM BANK decoder comparator MISS HIT CPU databus Main Memory 9 bit program counter 13 9 HIT / MISS Cache-Tag memória struktúra

44 Microelectronics44 Cache memóriák Hierarchikus memória-felépítés: L1I, L1D utasítás és adat-memória L2 L3 Main memory Disc L1 utasítás cache és fetch utasítás queue Ugrás jóslás Regiszter- és stack-kezelés Elágazás regiszterek Busz vezérlő és ECC Egészszám regiszterek Lebegőpontos regiszterek Lebegő- pontos egység Integer és multimédia egység L1- adat cache L3 cache L2 cac he Elágazás egység

45 Microelectronics45 A/D átalakítók

46 Microelectronics46 R/2 + 8-bites flash A/D átalakító U ref R R R R/2 ROM 256  8bit D0D0 D7D7 higany ‘Thermometer’ U be XOR + + +

47 Microelectronics47 K1K1 Aláosztásos (subranging) A/D átalakító Mintavétel és tartás D/A U be Flash konverter Logika Hibajelerősítő Differencia-képző Digitális kimenet

48 Microelectronics48 Telecom áramkörök

49 Microelectronics Ki Be Jel-utak kialakítása Analóg átvitel: -Rotary-gépek - Crossbar - Mechanikus relék - Elszigetelt tirisztorok 14. bemenet→2. kimenet 16x16-os kapcsoló-mátrix

50 Microelectronics x4 4x2 N Kimenetek Bemenetek = 4 N 2 =2 n=16 Kapcsoló-mátrix és felbontása Egyidejűleg max. nN 2 /N 1

51 Microelectronics51 Hibrid Vett jel Z 0 lezáróellenállás Adás Csavart érpár Áramirányok vételnél

52 Microelectronics52 Control Data S/H REF DAC Hold Successive Approximation Register (SAR) Control Register MUX Input Register GND V CC Analóg ki Analóg be Keret szinkron PCM Out Highway CLK Komp. Kóder-dekóder (CODEC) áramkör PCM In Highway

53 Microelectronics Digitális bemenet Analóg kimenet Dinamika-expanzió exponenciális görbével

54 Microelectronics54 ATM-hálózat kiépülése Végpont kérés elfogadás ATM kapcsoló virtuális útvonal A B elfogadás kérés Használat előtt ki kell építeni a vonalat, minden csomag ezen, előzés nincs! VPI: azonos az úton, de sok VCI-t használ. Kis cella→ kis bufferek

55 Microelectronics55 ATM packet GFC VPI VCI PTCLP ADAT FEJLÉC bitek byte-ok.. (48 Byte) HEC GFC (Generic Flow Control, Általános folyam vezérlő), VPI (Virtual Path identifier, Virtuális útvonal azonosító), VCI ( Virtual Channel Identifier, Virtuális csatorna azonosító), PT (Payload Type, Hasznos adat tipus), CLP (Cell Loss Priority, Cella elvesztés prioritás), HEC (Header Error Check, Fejléc hiba ellenőrzés).

56 Microelectronics56 1. bemeneti memória 8. bemeneti memória és dual-port RAM memória kezel é s 1. kimeneti memória 8. kimeneti memória Kimeneti t á rolók ésés bufferek Bemeneti t á rolók bufferek 8x4 bemenet Ó rajelek é s keretvezérlõk 8x4 kimenet Vezérlõ- jelek vezérlő interfész 8192 ATM cella byte SAM prioritás DRAM frissítés Ciklusidő = 26ns 4-bites portra: 155 Mbit/s 4 port összevonva. 622Mbit/s 32 bites portra:1,25Gbit/s Osztott memóriás (shared memory) ATM switch

57 Microelectronics57 Scrambler áramkör SR + + U be U ki XOR kapu Shift Regiszter

58 Microelectronics58 Kódoló áramkör 1-bit késleltetés 1-bit késleltetés MUX Kódolt bitfolyam XOR kapu Kódolatlan bitfolyam n n

59 Microelectronics59 Trellis kódolás sémája 1/00 1/10 0/10 1/11 0/00 0/01 0/11 S00 S01 S10 S01 S00 S11 1/00 n-edik állapot (n+1) -edik állapot

60 Microelectronics60 Viterbi kódoló sémája

61 Microelectronics61 ACS (Add-Compare-Sum) blokksémája Komparálás Szelektálás + + összeadó

62 Microelectronics62 Dekódolás a Trellis rács alapján

63 Microelectronics63 Analóg Trellis dekódoló U be + C1C1 22  1a C2C2 22  1b C3C3 11  2a C4C4 11  2b V dd U G1 U G2 U1+U1+ U2+U2+ 11 22  1a  1b  2a  2b

64 Microelectronics64 Analóg Viterbi dekódoló

65 Microelectronics65 Jelút kapcsoló MUX 1 2 n vezérlõ dekóder 1 2 n MUX DE dual-port RAM bemeneti cellák kimeneti cellák útvonal

66 Microelectronics66 Batcher-Banyan kapcsoló bemenetekkimenetek TG a) b) beki U kapcs U c)

67 Microelectronics67 MLT Bitfolyam c) NRZI b) a) Kettes alapú NRZ Manchester Különbségi Manchester a) b) c) Bitfolyam

68 Microelectronics Invertá lt AMI 1 Bitfolya m BER = Hibásan vett bitek száma Összes adott bitek száma Amplitúdó Idő Névleges logikai "0' Névleges logikai "1'

69 Microelectronics69 TDx/Rx GND TX RX Ütközés Vcc GND Koaxiális kábel átvivő határfelület (DTE) Adatvégződés Közegélérési egység (MAU) Gazdagép DC/DC átalakító 62 bit2 bit6 bájt 2 bájt4 bájt Előhang SFD Forrás HosszAdatFCS Célállomás címe bájt

70 Microelectronics70

71 Microelectronics71 RF szűrő Frekvencia osztó Oszcillátor Demodulátor, processzor 1. keverő Tükör elnyomás Csatorna kiválasztásF rekvencia osztó 2. keverő AntennaLNA Tükör elnyomás IF szűrő

72 Microelectronics72 LSLS C sub2 C ox1 C sub1 C ox2 R sub1 RSRS R sub2 CfCf a) b)

73 Microelectronics73 L1L1 T1T1 T2T2 U be + V CC L3L3 L2L2 LGLG T1T1 U be LSLS C GS a) b)

74 Microelectronics74 U szab V CC L1L1 L8L8 C2C2 T1T1 T2T2 U ki + U be + U be _ U ki _ V CC T3T3 T4T4 T7T7 T6T6 T5T5 T8T8 L7L7 L4L4 L6L6 L5L5 L3L3 L2L2 C1C1 U ref

75 Microelectronics75 V DD V1V1 U G1 L2L2 T2T2 L1L1 T1T1 UCUC V2V2 C 1 =2pF UGUG V CC =2.5V L1L1 L2L2 L3L3 C2C2 RnRn T1T1 T2T2 U ki U be C 1 =2pF UGUG V CC =2.5V L1L1 L2L2 L3L3 C2C2 RnRn T1T1 T2T2 U ki U be

76 Microelectronics76 osztó Oszc. Csatorna kiválasztás osztó Csatorna kiválasztás osztó LNA PA Alapsávi processz á l á st ó l QAM mod/demod. Mixer

77 Microelectronics77 V DD L1L1 U LO2 T5T5 T6T6 T7T7 T8T8 U RF C1C1 I gen U IF,I U IF,Q T1T1 T2T2 T3T3 T4T4

78 Microelectronics78 9. Analóg áramkörök

79 Microelectronics79 Analóg MOS kapcsoló helyettesítőképe C g s S D K r sd U be C g d C d b C s b G CtCt U ki 0 5V V T,n V T,p nMOS pMOS r ON U be

80 Microelectronics80 9. Neurális áramkörök

81 Microelectronics81 U control USUS UDUD U tunnel Lebegő gateElektron injekció Tunnelezés vissza n+n+ poly

82 Microelectronics82 U tunnel Synapse11 Synapse12Synapse13 UDUD I sum U control1 U control2 U control3 I S1 I S2 I S3 (12-24V) (0-5V) (regulated) T1T1 T2T2 T3T3

83 Microelectronics83 y eN y e2 yiyi y e1 W g2 W i2 W i1 W g1 W iN W gN W eN W e2 W e1 xNxN x1x1 x2x2 globális tiltó egység

84 Microelectronics84 U G4 V dd U in (j) T1T1 V SS IjIj U COM U ki (j) p T2T2 T3T3 T4T4 V SS p T5T5 U G5 WTA áramkör

85 Microelectronics85 U com U d (j) T1T1 I be (j) T2T2 I ki (j) U d (j+1) T3T3 I be (j+1) T4T4 I ki (j+1) T5T5 U G5 I com

86 Microelectronics86 U1U1 U3U3 U2U2 T1T1 U4U4 I1I1 U2U2 I2I2 I4I4 I3I3 I o1 T2T2 T3T3 T4T4 I o2 Gilbert 4-negyedes analóg szorzó

87 Microelectronics87 Rendszerszintű specifikáció Regiszter-Transzfer szintű terv Szintézis Követelmények Gyártási előírások

88 Microelectronics88 Elképzelés Specifikáció Szimuláció Viselkedés-szintű leírás Logikai optimalizálás Regiszter-szintű leírás Layout tervezés Tervezési szabály ellenőrzés Elhelyezés és huzalozás Layout extrakció Szeletgyártás Szerelés, tokozás, mérés Behaviour level RTL level Cella-könyvtár Reuse Place and Route Design Rule Check Silicon foundry

89 Microelectronics89 Nagy gyártók, élenjárás, technológiai kapcsolat Tervező laborok Magyarország…. Logikai tervezés…CAD? Áramkörelmélet SOC: codevelopment, HW/SW Cellakönyvtár: standard, vagy saját cella+reuse Szinkron-aszinkron Órajel szétosztás Mikrohullám: induktivitás+tápvonal


Letölteni ppt "Microelectronics1 Történelem Planar techn. Dinamikus – kapacitív tárolás Küszöbfeszültség instabilitás – analóg… CODEC – telefónia EPROM – floating gate."

Hasonló előadás


Google Hirdetések