本科vhdl与复杂数字系统设计第4章

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1、第四章EDA技术与可编程ASIC的设计实现第四章EDA技术与可编程ASIC的设计实现4.1集成电路与ASIC4.2可编程ASIC及其发展4.3MAX+PLUSII及其应用4.4Xilinx公司器件与Foundation应用4.5XilinxXC95系列在电压信号测量A/D中的应用4.6CPLD/FPGA在数字系统设计中的应用复习思考题第四章EDA技术与可编程ASIC的设计实现4.1集成电路与ASIC4.1.1集成电路及其分类集成电路按集成度可分为小规模、中规模、大规模、超大规模(军用的称超高速)、极大规模和巨大

2、规模集成电路。集成度是标志集成电路的一个重要指标，一般是指在一定尺寸的芯片上能做出多少个晶体管。通常将集成度少于100个元件的集成块称为小规模集成电路(简称SSI)；把集成度在100~1000个元件的称为中规模集成电路(简称MSI)；以此类推。第四章EDA技术与可编程ASIC的设计实现集成电路按制作工艺可分为膜集成电路、半导体集成电路和混合型集成电路。其中，膜集成电路又分为薄膜集成电路和厚膜集成电路两类，薄膜集成电路制作方法主要采用淀积方法，如真空蒸发、溅射、电解氧化等方法，把需要的各种材料覆盖在陶瓷或玻璃片上

3、，然后用光刻的方法获得电路；厚膜集成电路主要采用丝网漏印的方法，像印刷画报那样把电路印制在陶瓷上。半导体集成电路是在半导体材料的晶圆片上制作出电路。混合型集成电路是采用薄膜集成电路和半导体集成电路制作工艺联合制作出电路。第四章EDA技术与可编程ASIC的设计实现集成电路按功能可分为数字集成电路、模拟集成电路(线性集成电路和非线性集成电路)、微波集成电路和专用集成电路(ASIC)。所谓的数字集成电路就是传递、加工、处理数字信号的集成电路。数字集成电路可分为通用数字集成电路和专用集成电路。通用数字集成电路是指那些用

4、户众多、使用领域广泛、标准型的电路。专用集成电路是指为特定的用户、某种专门或特别的用途而设计的电路。具体分类如下：第四章EDA技术与可编程ASIC的设计实现第四章EDA技术与可编程ASIC的设计实现其中，通用数字集成电路由于采用的晶体管不同，可分为双极型集成电路和场效应集成电路两种。这两大系列中主要由TTL和CMOS为代表。高阈值晶体管逻辑电路(HIL)、发射极耦合逻辑电路(ECL)、集成注入逻辑电路(IIL)、N沟道场效应管逻辑电路(NMOS)和P沟道场效应管逻辑电路(PMOS)等系列，使用较少。反映数字集成

5、电路的现状和应用水平的是存储器、微处理器及微控制器和专用集成电路。存储器是典型的数字集成电路，也一直是集成电路的主要产品，其技术发展代表着集成电路发展水平。另外，数字集成电路的发展历程是和计算机的命运紧紧连在一起的，它应计算机的需要而诞生，并随电子技术的不断进展而发展。计算机的核心是微处理器和微控制器。数字集成电路发展到数字系统也与其和计算机、通信、网络等逐渐融合，密不可分。第四章EDA技术与可编程ASIC的设计实现模拟集成电路是指能对电压、电流等模拟量进行放大与转换的集成电路。输入信号与输出信号呈线性关系的电

6、路称为线性集成电路；输入信号与输出信号不成线性关系的电路称为非线性集成电路；微波集成电路是近些年迅速发展的高频集成电路，由于工作频率高(大于300MHz)，导致其电路结构、元件类型、材料、工艺途径以及应用范围都大不相同，形成了单独的一大类型集成电路。第四章EDA技术与可编程ASIC的设计实现4.1.2ASIC及其分类ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuits，专用集成电路)是相对于标准逻辑、通用存储器、通用微处理器等电路而言的。它是面向专门用途，根据某一用户的特定要求，

7、以低研制成本、短周期交货的全定制或半定制集成电路。　ASIC从20世纪60年代提出概念，到20世纪80年代后期随着半导体集成电路工艺技术、支持技术、设计技术和测试评价技术的发展而得到充分发展。尤以设计专用性、成本低、开发周期短、工具先进、可靠性好、保密性好、工作速度高、功耗低、芯片体积小和重量轻等各方面的优势，很快发展起来。用ASIC取代中小规模集成电路来组成电子系统或整机已成为热潮，目前在集成电路市场中的ASIC占有率已达1/3。第四章EDA技术与可编程ASIC的设计实现按照设计方法不同，ASIC分为全定制和

8、半定制。全定制是基于晶体管的设计方法，针对最高速、最低功耗和最省面积的芯片，它必须从晶体管的版图尺寸位置及连线开始设计。通常设计成本高，周期长，只适用于性能要求很高或批量很大的芯片。半定制则是一种约束性设计方法，约束的主要目的是简化设计，缩短设计周期以及提高芯片成品率，并尽可能采用已有的规则结构的版图，牺牲芯片的面积和性能方面的要求，用最短的时间设计出芯片，产品占领市场后再予以改进。第