集成电路设计-6专用集成电路ppt课件.ppt

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1、专用集成电路和可编程集成电路电子科学与技术12提纲1、有通道门阵列集成电路2、无通道门阵列集成电路3、标准单元集成电路4、可编程逻辑器件5、FPGA什么是专用集成电路ASIC用户专用集成电路applicationspecificintegratedcircuit特点：根据用户的特定需求，以低研制成本、短交货周期的供货集成电路。34优点减少系统总的芯片数目。具有优化的设计，某一方面具有较高的性能增加一些特殊的功能。增加设计的保密性，如果采用通用的IC容易被别人抄袭。5ASIC带来的效益减少印刷电路板的数目，节省体积和重量增加了系统的可靠性减少了总的功率耗散，用较小的电源设

2、备减少芯片之间的连接，增加系统的工作速度。6ASIC分类ASIC用户专用集成电路1门阵列集成电路1)有通道的门阵列2)无通道门阵列（门海）2标准单元集成电路3可编程逻辑器件和可编程逻辑单元阵列7有通道门阵列8结构特点1、单元排成列2、行与行之间有布线通道3、通道高度固定4、四周有固定的输入输出单元和压焊块9门阵列单元10三输入端与非门11三输入端或非门12表8-11、门电路：单元1-2个2、触发器：4-6个3、加法器：20多个4、计数器：38个13制作特点1、可以采用统一的掩模板原因：芯片内各单元相同、通道的高度固定、输入输出单元相同2、完成连线以外所有的加工工序，可大

3、量生产3、可采用各种电路技术如：ECL、TTL、CMOS等4、规模：等效门电路，如2输入短与非门或非门14制作过程1、选取基片和需要的宏单元2、进行布局和布线，定制的掩模板2－4块3、CAD设计，当结构和工艺改变时，只需少量调整。15缺点1、单元尺寸固定导致设计电路无法优化，比如CMOS电路。2、为了适应各种不同需求，门阵列中晶体管的尺寸设计较大，因而速度低，功耗大，所占面积也大。3、通道尺寸固定，布线不合适。4、晶体管的利用率较低，通常在80％以下。16无通道门阵列－门海17结构特点1、一对不共栅极的P管和N管组成的基本单元铺满整个芯片。2、本单元之间无氧化隔离区和通

4、道3、晶体管的栅极和源、漏区留有接触孔和通孔，连线孔“可编程”。18隔离与布线1、宏单元之间的隔离采用一对晶体管2、布线根据具体需要，把一行或几行基本单元链改为无用器件区，连线在无用器件区进行。3、可实现100％的布线布通率，在局部区域实现PLA、ROM或RAM等逻辑器件4、需要2－4块模板19标准单元集成电路与门阵列一样为库单元设计方法，其标准单元库中已经具有设计好的各类门和功能块20标准单元结构21结构特点1、各单元具有同一高度、宽度不同。2、行与行之间有布线通道，通道高度可变。3、四周有固定的输入输出单元和压焊块。4、单元对应单元库，设计时将所需单元从库中调出。单

5、元库典型内容见表8－222布线通道23布线与掩模板1、布局和布线由CAD系统自动完成，设计人员需要输入电路逻辑图和压焊块的排列顺序。2、布线通道高度可以调节，保证了100％的布线布通率。4、需要多块淹模板（十几层到二十几层）24单元库中单元的不同描述25不同描述形式的应用1、单元符号：用以建立逻辑图2、拓扑版图：用以描述单元的外形尺寸、输出输入端口以及宽度，布图布线时，只调用单元拓扑图，其引入压缩了数据处理量，有助于设计人员直观检查。3、实际加工之前，将拓扑图转化为掩模板图26具有宏功能块的标准IC27具有宏功能块的标准IC插入宏功能块：PLA、ROM、RAM、ALU作

6、用：扩展标准单元的应用范围28标准单元IC与门阵列IC的区别1、单元结构2、布线通道3、I/O管脚(有无空余）4、掩模板的数目29标准单元IC的优点1、没有无用的单元2、100％的布线布通率3、具有扩展功能的宏功能块30标准单元IC的问题1、原始投资大2、成本高3、周期较长31可编程逻辑器件特点：标准产品，可编程结构：逻辑矩阵（与、或矩阵），输出单元包括四种类型：PROM、PLA、PAL、GAL