Структура кристалла современной СБИС

Август 20, 2022

Главная
Разное
Структура кристалла современной СБИС

Содержание

2. Тема занятия: Структура кристалла современной СБИС Рассмотрим организацию кристалла СБИС в плане и в профиле. В
3. Вид кристалла в плане, в профиле, распределение напряжений
4. Определения. Ядро (core) – функциональная часть кристалла, занимающая большую часть поверхности и реализующая выполнение основных функций
5. Стандартные значения напряжений питания СБИС. Ряд напряжений питания ядра (VCC, VCCINT, VCORE): 1,5В – 0,13мкм, 2000-2002г.г.
6. Уровни компоновки СВТ применительно к современной элементной базе изменились. Это обусловлено тем, что в одной СБИС
7. ФЭ, реализуемые в ядре СБИС: Триггер, регистр Логический вентиль, LUT-преобразователь (комбинационные логические элементы – CL, Combinatorial
8. ФЭ, реализуемые в блоках ввода-вывода СБИС: Триггер, регистр Программируемая задержка сигнала Встроенные резисторы согласования волнового сопротивления
9. В процессе проектирования ресурсы кристалла цифровой СБИС следует разделять на следующие пять групп: Комбинационные логические схемы
10. Комбинационные цепи (Combinatorial path) являются сущностями с простым поведением Сущность с простым поведением реагирует на входное
11. Следует отметить, что в случае цифровой логической схемы элементом множества входных или выходных воздействий является определённая
12. Регистровые цепи (Registered path) являются сущностями со сложным поведением Сущность обладает сложным поведением, если реакция на
13. Каждая из двух функций F и G в объёме сущности со сложным поведением реализует однозначное отображение
14. Возвращаясь к классификации ресурсов общего назначения кристалла СБИС или ПЛИС, разделим их на две категории: Комбинационные
16. Скачать презентацию

Слайд 2

Тема занятия: Структура кристалла современной СБИС
Рассмотрим организацию кристалла СБИС в плане и

в профиле.
В плане в большинстве случаев кристалл делится на три зоны, вложенные друг в друга:
Внешняя зона по периметру кристалла содержит контактные площадки (КП) для подключения к выводам корпуса, в который заключён кристалл;
Промежуточная зона представлена блоками ввода-вывода сигналов - БВВ;
Основная часть поверхности кристалла занята зоной ядра, окружённой зоной блоков ввода-вывода.

Слайд 3

Вид кристалла в плане, в профиле, распределение напряжений

Слайд 4

Определения.
Ядро (core) – функциональная часть кристалла, занимающая большую часть поверхности и

реализующая выполнение основных функций СБИС. Ядро может делиться на области с независимым напряжением питания: VCC1, VCC2, VCC3… Это позволяет снизить энергопотребление СБИС путём отключения питания незадействованных в текущий момент блоков.
БВВ (IOB) – функциональная часть кристалла, выполняющая преобразование уровней напряжения, приём и передачу высокоскоростных дифференциальных сигналов (блоки LVDS и SERDES).
КП (Connect Point) – коммутационная часть кристалла, представленная металлизированными элементами для соединения с выводами корпуса.
Банк (Bank) – группа БВВ, объединённых общим напряжением питания входных и выходных каскадов – VCCIO.

Слайд 5

Стандартные значения напряжений питания СБИС.
Ряд напряжений питания ядра (VCC, VCCINT, VCORE):
1,5В

– 0,13мкм, 2000-2002г.г.
1,2В – 90нм, 2003-2005г.г.
1,1-1,2В – 65нм, 2006-2007г.г.
1,0-1,2В – 45нм, 2008-2010г.г.
0,8-1,0В – 28нм, 2011-2013г.г.
0,7-1,0В – 20нм и меньше, современные технологии.
Ряд напряжений питания БВВ (VCCIO, VCCO):
3,3-1,5В – 0,13мкм
3,3-1,0В – 90нм
3,3-0,8В – 45-65нм
2,5-0,8В – 28-40нм
1,8-0,6В – 20нм и меньше, современные технологии.

Слайд 6

Уровни компоновки СВТ применительно к современной элементной базе изменились. Это обусловлено

тем, что в одной СБИС могут располагаться части вычислительной системы, строившиеся на многочисленных ИС, объединённых печатной платой или модулем.

Слайд 7

ФЭ, реализуемые в ядре СБИС:
Триггер, регистр
Логический вентиль, LUT-преобразователь (комбинационные логические элементы

– CL, Combinatorial Logic)
TS-буфер (в большинстве современных СБИС и ПЛИС внутренние сигналы не используют разделяемые линии связи и буферы с тремя состояниями)
Блок элементов памяти (Block RAM)
Блок аппаратного умножителя (DSP блок)
Блок управления синхронизацией (DLL, PLL)

Слайд 8

ФЭ, реализуемые в блоках ввода-вывода СБИС:
Триггер, регистр
Программируемая задержка сигнала
Встроенные резисторы согласования

волнового сопротивления
TS-буферы
Блоки высокоскоростного обмена данными SERDES
Приёмники и передатчики дифференциальных сигналов LVDS

Слайд 9

В процессе проектирования ресурсы кристалла цифровой СБИС следует разделять на следующие

пять групп:

Комбинационные логические схемы
Регистры и триггеры
Блоки памяти
TS-буферы
Специализированные элементы кристалла (управление синхронизацией, умножители, приёмопередатчики)
Первые 4 группы представляют собой ресурсы общего назначения, без которых не обходится проектирование СБИС и создание конфигурации ПЛИС. Их следует качественно разделить на комбинационные цепи и регистровые цепи.

Слайд 10

Комбинационные цепи (Combinatorial path) являются сущностями с простым поведением
Сущность с простым поведением

реагирует на входное воздействие однозначно, выдавая выходное воздействие, зависящее исключительно от поданного входного воздействия.

Слайд 11

Следует отметить, что в случае цифровой логической схемы элементом множества входных

или выходных воздействий является определённая комбинация из «0» и «1», а не входные или выходные сигналы элемента.
Таким образом, для элемента с 4 входными сигналами определено множество из 16 входных воздействий:
«0000»,
«0001»,
«0010»,
«0011»
…и т.д.,
«1110»,
«1111».

Слайд 12

Регистровые цепи (Registered path) являются сущностями со сложным поведением
Сущность обладает сложным поведением,

если реакция на одно и то же входное воздействие может привезти к различным выходным воздействиям, в общем случае зависящим от текущего входного воздействия и/или от предыстории подачи входных воздействий.

Слайд 13

Каждая из двух функций F и G в объёме сущности со

сложным поведением реализует однозначное отображение объединения множеств X и Q в множества Z и Q соответственно. Это означает, что каждая из функций представляет собой сущность с простым поведением. Однако функция переходов G, обеспечивающая смену состояний сущности со сложным поведением, имеет встроенную временную задержку, ибо в качестве аргументов берёт текущие значения входного воздействия и состояния, а возвращает следующее значение состояния, в котором сущность со сложным поведением окажется на следующем такте работы.

Слайд 14

Возвращаясь к классификации ресурсов общего назначения кристалла СБИС или ПЛИС, разделим

их на две категории:

Комбинационные цепи представлены комбинационными логическими схемами (1 группа) и TS-буферами (4 группа).
Регистровые цепи представлены регистрами и триггерами (2 группа) и блоками памяти (3 группа).

Структура кристалла современной СБИС

Содержание

Тема занятия: Структура кристалла современной СБИСРассмотрим организацию кристалла СБИС в плане и

Вид кристалла в плане, в профиле, распределение напряжений

Определения.Ядро (core) – функциональная часть кристалла, занимающая большую часть поверхности и

Стандартные значения напряжений питания СБИС.Ряд напряжений питания ядра (VCC, VCCINT, VCORE):1,5В