 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Пример расчета параметров системного быстродействия элементов и устройств ЭВМ
Условие задачи:
Рассчитать основные параметры системного быстродействия обрабатывающего устройства ЭВМ, построенного на основе КМОП‑элементов, для 3‑х вариантов его конструкции:
Вар. 1 – в виде однокристальной СБИС;
Вар. 2 – в виде одного МКМ на бескорпусных БИС с Si ‑подложкой;
Вар. 3 – в виде ФБ на корпусных БИС с МПП.
Во всех вариантах конструкции устройства на всех уровнях используется микропроцессорный принцип компоновки элементов.
При решении данной задачи использовать исходные данные, изложенные в Примерах 8.1 и 8.3, а также промежуточные результаты расчетов, приведенные в таблицах 8.2 – 8.7.
Для определения значений схемной задержки (tлэ) и выходного сопротивления (Rвых) ЛЭ типа КМОП использовать эмпирические соотношения, полученные на основе “принципа масштабирования” [4]:
tлэ = 0,188 · l 0,91; Rвых = 1200 · l 0,91.
Здесь: l = [мкм], tлэ = [нс], Rвых = [Ом].
Характеристику уровня технологии КМОП БИС и СБИС (параметр l) определять с помощью соотношений оптимальной взаимосвязи между степенью интеграции, размером кристалла и технологического уровнем, приведенных в главе 1, учитывая заданные размеры кристаллов.
Решение
1. В основе решения задачи положена методика расчета параметров системного быстродействия, приведенная в главе 7, в соответствии с которой использованы формулы: (7.15) – (7.20).
2. При использовании графика зависимости и соотношений, отражающих оптимальную взаимосвязь между параметрами N, Lкр и l и приведенную на рис. 1.1, определены для заданных размеров кристаллов БИС и СБИС значения l, которые составляют:
для БИС – l = 1,0 мкм,
для СБИС – l = 0,45 мкм.
3. Конструктивная задержка ЛЭ по уровням компоновки (tлэ) определялась в соответствии с выражением (7.16) по схеме:
для i = 1: 
; (Н 0 = 1)
для i = 2: 
и т.д.
4. Все цепи коммутационных элементов (в т.ч. цепи МПП ФБ) рассматривались применительно к КМОП‑элементам как RC ‑цепи и время задержки сигнала в них (tцi) определялось по формуле (7.20).
5. При расчете задержки сигнала в логических цепях вариантов конструкции устройства использовались результаты расчетов, приведенные в табл. 8.6 и 8.7, и учитывались ограничения на топологические нормы проектирования БИС и СБИС [14]:
Wпр ≥ 1,5 · l; hпр ≥ 0,2 · l,
в результате чего при расчетах использованы следующие значения параметров проводников металлизации и ЛЭ, приведенные в табл. 8.8.
Таблица 8.8.
| Обозначение параметра | Кристаллы | Si ‑подложка МКМ | МПП ФБ | |
| СБИС | БИС | |||
| tлэ, нс | 0,10 | 0,20 | 0,20 | 0,20 |
| Rвых, Ом | ||||
| ρ 0 Al, Ом·мм | 3·10-5 | 3·10-5 | 3·10-5 | 2·10-5 |
| R 0,Ом/мм | 166,7 | 23,4 | 0,6 | 0,02 |
| C 0, пф/мм | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,15 |
6. Конечные результаты расчетов приведены в таблице 8.9.
7. Результаты расчетов, получаемые с помощью используемой методики, могут иметь широкое применение и служить основой для анализа и выбора технических решений по конструкции устройства. Примером подобного анализа может служить количественная оценка оптимальности соотношения между конструктивной и схемной задержками по уровням компоновки устройства или значения тактового быстродействия при заданном числе тактов и многие другие.
Таблица 8.9.
Результаты расчета параметров
системного быстродействия для 3‑х вариантов конструкции устройства на основе КМОП БИС и СБИС.
Поиск по сайту: