Матричные кристаллы

где В] и В2 — матричные коэффициенты, значение которых определяется топологией и сопротивлениями резисгивных элементов /?-цепи на 2.4,6. Назовем выражение (2.8) уравнением токов резистивных элементов. Это уравнение — одно из уравнений, входящих в состав математической модели цепи,

Данное уравнение носит название^уравнения состояния. Входящие в правую часть уравнения \\ и А2 представляют собой матричные коэффициенты, значение которых определяется топологией цепи и параметрами элементов.

В уравнении токов резистивных элементов (2.8) и_уравнении выхода (2.12) матричные коэффициенты Вь В2 и Db D2 не зависят от значений параметров реактивных элементов. Поэтому эти коэффициенты имеют в пределах шага интегрирования не изменяющиеся от времени t значения и наличие в цепи нелинейных реактивных элементов не вносит, таким образом, особенностей в процесс интегрирования уравнения состояния.

Для вывода выражений, определяющих матричные коэффициенты уравнения токов линейных резистивных элементов и уравнения состояния цепи с нелинейными резистивными элементами, требуются выкладки, аналогичные тем, которые проводились в § 2.3 при выводе выражений коэффициентов уравнений линейной цепи. Не повторяя этих выкладок, запишем развернутые уравнения токов линейных резистивных элементов и уравнения состояния в окончательном виде:

Матричные коэффициенты уравнения гоков линейных резистивных элемен-

Матричные коэффициенты уравнения состояния;

W, Q — представленные выше матричные коэффициенты.

где х — (UsT, ILN) — вектор переменных состояния (напряжений на емкостных ветвях дерева и токов индуктивных хорд); у — = (UcT, IRN) — вектор зависимых переменных (напряжений на ре-зистивных ветвях дерева и токов резистивных хорд); Л,, Blt В2, С, DI, D2 — матричные коэффициенты, полученные из матричных коэффициентов уравнения (6.13) указанным выше способом.

Отсюда, как и для пассивных схем, через заданные матричные коэффициенты определяются параметры канонической схемы:

1. Основные свойства. Матричные коэффициенты a\i, а2\ имеют смысл соответственно сопротивлениия и проводимости передачи. Эти сопротивления и проводимости в реактивном фильтре могут быть только реактивными:

Первое равенство (8.36) и второе равенство (10.32) описывают одинаковые сопротивления. Поэтому четные и нечетные части их числителя и знаменателя соответственно равны друг другу с точностью до некоторого нормирующего множителя N. Производя такое приравнивание, находим матричные коэффициенты:

Базовые матричные кристаллы служат основой для создания различных МаБИС, многообразие которых определяется различными вариантами межсоединений, формируемых на последнем этапе технологического процесса изготовления МаБИС. Эффективность использования БМК при создании БИС для ЭВМ объясняется следующими причинами. Один и тот же БМК используется, для разработки большого числа БИС; для разработки МаБИС широко используются стандартные (библиотечные) решения по построению отдельных подсхем; разрабатываются только схемы межсоединений ячеек БМК и соответствующие фотошаблоны; разработка ведется с помощью систем автоматизации проектирования (САПР).

Развитие микроэлектроники характеризуется постоянным обновлением технических идей, изменением технологии производства изделий микроэлектроники, расширением областей ее применения и выделением ряда новых перспективных направлений (базовые матричные кристаллы, программируемые логические матрицы, микропроцессорная техника).

книга 3 «Базовые матричные кристаллы и программируемые логические матрицы» (М. Ф. Пономарев, Б. Г. Коноп-лев):

Микроэлектроника. Учеб. пособие для втузов. М.59 в 9 кн. / Под ред. Л. А. Коледова. Кн. 3. Базовые матричные кристаллы и программируемые логические матрицы / М. Ф. Пономарев, Б. Г. Коноп-лев. — М.: Высш. шк., 1987. — 94 с.: ил.

Базовые матричные кристаллы являются универсальными полуфабрикатами. Для изготовления БИС на их основе требуется спроектировать и изготовить необходимые (заказные) электрические соединения элементов кристалла. Так как часть конструкции БИС проектируется и изготовляется по заказу, то такие специализированные БИС называются полу заказными. При разработке современной аппаратуры применяются БМК, содержащие десятки и сотни тысяч транзисторов.

Базовые матричные кристаллы являются универсальными кристаллами-заготовками, расположенными на полупроводниковой пластине. Для изготовления специализированных БИС на их основе (матричных БИС) проектируются и изготовляются 1—3 заказных фотошаблона (маски) с помощью которых на заключительных технологических операциях формируются электрические связи по заданной принципиальной электрической схеме. Метод вентильных матриц позволяет существенно упростить процессы проектирования и производства специализированных БИС, сводя их к трассировке и технологической реализации необходимых электрических соединений.

БАЗОВЫЕ МАТРИЧНЫЕ КРИСТАЛЛЫ

Базовые матричные кристаллы для цифровых и аналоговых БИС строятся на основе биполярных транзисторов и полевых транзисторов с изолированным затвором. Более широкое применение в аналоговых БИС получили биполярные транзисторы с высокой крутизной проходной вольт-амперной характеристики.

§ 2.3. Базовые матричные кристаллы на основе биполярных транзисторов

§ 2.4. Базовые матричные кристаллы на основе полевых транзисторов с изолированным затвором

В настоящее время в микроэлектронной аппаратуре разрабатываются и применяются базовые матричные кристаллы, содержащие до 10 000 логических элементов, на основе /г-канальных МОП-транзисторов и комплементарных МОП-структур (КМОП), сформированных на подложках из кремния или структурах КНС (кремний на сапфире). Базовые матричные кристаллы на основе /г-МОП-транзи-сторов имеют высокую плотность компоновки элементов. Среднее время задержки логических элементов составляет 1 — 20 не.