Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
TYeMK_kpiz_RUS.docx
Скачиваний:
4
Добавлен:
23.12.2018
Размер:
43.51 Кб
Скачать

3.4. Програмовані логічні інтегральні мікросхеми

3.4.1. Призначення, застосування

та перспективи розвитку програмованих логічних інтегральних мікросхем

Внаслідок швидкого зростання складності електронних систем все частіше потрібне застосування високоінтегрірованную спеціалізованого інтегральних мікросхем. Розробка і виготовлення таких схем на замовлення являє собою тривалий і дорогий процес, який економічно виправданий тільки при достатньо великому обсязі випуску. При малій потребі (до 10 000 шт. у рік), більш вигідне використання стандартних «напівфабрикатів» ІМС, спеціалізованими у сфері споживання після їх виготовлення. Оскільки для всіх ІМС використовуються одні й ті ж фотошаблони, то для виробника ці ІМС є стандартними виробами. До числа таких виробів мікроелектроніки належать програмовані користувачем логічні ІМС (ПЛІС) або програмовані логічні прилади - ПЛП (PLD - програмовані логічні пристрої). Програмування ПЛІС здійснюється самим користувачем, конструктором апаратури. У результаті програмування в схему вносяться оборотні чи незворотні (з точки зору можливості подальшого перепрограмування) зміни вихідної структури ПЛІС.

Основна перевага ПЛІС перед іншими спеціалізованими схемами - малий час виготовлення необхідних замовних варіантів схем. Виріб в готовому вигляді завжди є на складі, і немає необхідності звертатися до виробників ІМС для нанесення металевої маски і установки кристала в корпус. Досить включити відповідні засоби програмування і через кілька секунд або хвилин замовна схема буде готова. Через простоту і доступності процесу спеціалізації програматори ПЛІС іноді називають «фабрикою на столі».

Основне призначення ПЛІС - заміна логічних серій інтегральних мікросхем з малої та середньої ступенями інтеграції. Залежно від рівня складності одна сучасна ПЛІС може функціонально замінити від 4-5 до 60 і більше інтегральних мікросхем з малої та середньої ступенями інтеграції. Така заміна забезпечує всі вигоди використання ІС з більш високим ступенем інтеграції.

Програмовані логічні інтегральні мікросхеми широко використовуються як інтерфейсні схеми, в мікропроцесорних системах для організації обміну і стикування різних БІС між собою і пристроями вводу-виводу. На базі ПЛІС можуть бути виготовлені логічні блоки і системи, перетворювачі кодів, периферійні контролери, мікропрограмні пристрої керування, кінцеві автомати, а також інші спеціалізовані пристрої типу помножувачів, невеликих процесорів і процесорів швидкого перетворення Фур'є.

Програмовані логічні інтегральні мікросхеми розвиваються в напрямку вдосконалення архітектури, технології, збільшення функціональної складності і можливостей, швидкодії і числа термів творів, зниження потужності споживання, в основному за рахунок переходу на КМОП-технології, що забезпечує і більшу щільність упаковки елементів.

Успіхи, досягнуті в області ПЛІС особливо в останні 3 роки, створили умови для їх найширшого застосування. Все більше посилюється їх самостійне значення для створення складних логічних пристроїв.

Історично технологія і фізичні принципи програмування ПЛІС повторюють шлях, пройдений ІС запам'ятовуючих пристроїв (ЗУ) із змінною конфігурацією. Створення ПЛІС було стимульовано необхідністю скорочення розриву в ступені інтеграції між ІС ЗУ і довільної логікою. Тому й виникла ідея побудови ПЛП за принципом, аналогічним ЗУ. Ці прилади повинні були виконувати функції довільної логіки з багатьма змінними і використовуватися там, де застосування для цих цілей ЗУ неефективно.

Перші ПЛІС були виготовлені за біполярної технології і як програмовані постійні ЗУ (ППЗУ) програмувались перепалювання плавких перемичок. Потім з'явилася КМОП-технологія ПЛІС з плавкими перемичками, були створені репрограмміруемом ПЛІС з ультрафіолетовим і електричним стиранням записаних логічних функцій (СПЛІС і ЕСПЛІС), які використовують технологію репрограмміруемом ППЗУ. Нарешті, створені ПЛІС, виготовлені за технологією КМОП статичних оперативних запам'ятовуючих пристроїв (СОЗУ). Сьогоднішні ПЛП ізготав-ються практично по всіх можливих технологій. Мінімальні розміри елементів становлять 1,2-2 мкм, як у кращих ІС ЗУ. Ведуться роботи по зменшенню цих розмірів до 0,9 мкм.

Програмовані логічні інтегральні мікросхеми являють собою відносно нове, швидко розвивається напрямок мікроелектроніки. Перші прилади цього типу були створені фірмами Signetics Корпорації та монолітні Включення Memories (ММI) в 1975 і 1978 рр.. відповідно, більшість - в останні 5 - 6 років. В умовах жорсткої конкуренції з боку інших типів полузаказних ІМ С, коли основна увага приділяється розвитку ІМС ЗУ та мікропроцесорів, їх популярність постійно зростає. За деякими прогнозами більше 60% конструкцій із застосуванням спеціалізованих ІМС будуть використовувати ПЛП і лише 21% вентильні матриці. Новітні серійно випускаються ПЛІС досягли функціональної складності 1000 - 3600 еквівалентних вентилів (двовходовий вентиль І-НЕ або АБО-НЕ). Ці функціональні можливості перекривають вимоги більшості радіоелектронних приладів - 1000 - 2000 еквівалентних вентилів і медіанне значення для всіх полузаказних ІМС - 2000 еквівалентних вентилів. До теперішнього часу прогнозувалося медіанне значення 3500 еквівалентних вентилів, при цьому складність ПЛІС повинна зрости до 5000-10000 еквівалентних вентилів. Передбачається, що надалі будуть створені ПЛІС з 24 000 вентилів.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]