Площадь логического элемента на кристалле.

Площадь логического элемента определяет при заданных размерах кристалла количество элементов.

Так при площади логического элемента 0,0005 мм2 и площади кристалла 20 мм2 получаем 40 000 логических элементов.

Ограничение, вызванное размером логического элемента, менее жесткое, чем по потребляемой мощности. Важным технологическим параметром, который определяет размер логического элемента, является

минимальная ширина линии. Минимальная ширина линии – это разрешающая способность технологического процесса.

Ширина линии отечественной промышленности составляет 1-1,2 мкм (лучшее значение). Лучшие зарубежные фирмы выпускают ширину линии 0,2-0,3 мкм (мкм – 10-6, нм – 10-9).

В структурах, полученных с помощью остросфокусированных электронных и ионных пучков, сформированы линии шириной до 2 нм (0,002 мкм).

Работа переключения (интегральный критерий качества).

Чем выше быстродействие, тем выше потребляемая мощность. И то, и другое является важными параметрами, по этому и используется интегральный критерий, , который более корректно оценивает элемент, это P*tз (Р – потребляемая мощность, tз – время задержки).

Интегральный критерий можно оценить формулой:

P * t З K * CL (U1 U 0 )2 ,

где U1-U0 – логический перепад, CL – емкость на выходе логического элемента, К – коэффициент пропорциональности.

Уменьшение емкости достигается, например, уменьшением физических размеров логических элементов.

Типы выходов логических элементов.

По числу состояний выходы делят на выходы с двумя и с тремя состояниями. В зависимости от того какого из трех состояний нет в логическом элементе получают три варианта выхода с двумя состояниями.

Выходы на 2 состояния.

а) состояния 0 и 1

Условное графическое обозначение:

Данный тип выхода не использует никаких дополнительных значков для своего обозначения. t З0 1 t З1 0

б) состояния 0 и z (выходы типа открытый коллектор или открытый сток)

Условное графическое обозначение:

Логическая единица получается с помощью дополнительного резистора.

9

tЗ0 1 tЗ1 0

R – сопротивление резистора, r – сопротивление замкнутого ключа.

Т.к. R>>r, то такой тип выхода позволяет объединять выходы логических элементов между собой, либо для поочередной передачи на одну линию, либо для получения дополнительной монтажной логики.

Объединение выходов дает монтажную логику «И», т.к. если хотя бы один элемент выдает 0, то на выходе будет 0, лишь в случае когда все элементы в z состоянии получим 1.

в) состояния 1 и z

Условное графическое обозначение:

Для получения на выходе состояния 0 так же устанавливается дополнительный резистор.

tЗ0 1 tЗ1 0

Область использования та же что и в выходе типа “0,z”. А объединение выходов между собой дает логику

«ИЛИ».

Выход с тремя состояниями.

Состояния 0,1,z.

10