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 新闻资讯     |      2019-12-06 07:46
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  用个位加法器级连组成位行波进位加法器RCA时其结构见图(b)。可以通过器件以及电路模型输入有关参数来模拟器件或电路的性能。所有文档由知名合作机构以及专业作者提供,但由于从锁存器与主锁存器断开且TG导通Q端仍锁存原来的输出状态。驱动强度的调整因为P沟器件流动的空穴迁移率一般比N沟小这就需要调整晶体管尺寸使N沟管组和P沟管组具有相同的驱动能力。为此需要将反相器中P沟器件的沟道宽长比WL设计为N沟器件的倍比率。则会存在所谓的电荷共享问题。异或门异或门电路也是数字常用的基本逻辑单元之一可以用多种不同的逻辑单元来组成异或门。NAND(A,NOT(S)()思考题:如果要用基本MOS传输门TG组成选一电路其输入端为A、B、C、D输出端为Z控制端为X、Y。A)}=OAIA,由于实际应用的触发器常常只需要一个输出端所以有的单元库中的触发器仅有一个Q或QN输出端。IO单元标准的双向三态缓冲器如图所示。CMOS集成电路通过多次氧化、光刻、扩散或注入的过程在硅片上形成多个N型和P型的导电区域作为MOS器件的源、漏区然后在硅片表面的掩膜层上通过淀积多晶或金属再经光刻形成栅极最后通过淀积金属和光刻形成各器件、电路单元之间的互连完成集成电路的制作。a=或则实际表示的组合逻辑单元为:Z=(ABC)’或Z=(ABCD)’在表中若Xab=AOab=AO。

  沟道调制效应将使源漏电流饱和特性变差。时序图中还画出了对应的建立时间tsu、保持时间tH和时钟至Q端的延迟时间tPD的定义或说明。当E=时T、T管截止F端为高阻态。进位位C电路工作过程:因为:当=时TG通TG截止若A=B=则C==A若A=B=则C==A当=时TG通TG截止由于A不等于B则C=C。注意:应保持适当的W和L。OA,将并联PMOS与串联的NMOS串接可构成双输入“与非”门(管单元)将串联PMOS与并联的NMOS串接可构成双输入“或非”门(管单元)CMOS电路的“与”门由与非门加倒相器构成(管单元)CMOS电路的“或”门由或非门加倒相器构成(管单元)。在数字电路中一般不画CMOS晶体管的体区连接但这种连接在实际是必须存在的。因为这时Q端信号跟随D端而变化所以称锁存器是“透明”的。()光刻P阱区去掉光刻胶和氮化硅层()P阱硼离子注入并退火推进()去掉N阱区的氧化层、形成场隔离区()生长一层薄氧化层()淀积一层氮化硅()光刻场隔离区非隔离区用光刻胶保护()刻蚀氮化硅()场区离子注入()热生长厚的场氧化层()去掉氮化硅、形成多晶硅栅()生长栅氧化层()淀积多晶硅()光刻多晶硅栅()刻蚀多晶硅栅()淀积氧化层()刻蚀氧化层形成侧壁氧化层()淀积金属Ti或Co等()低温退火形成TiSi或TiCo再高温退火形成稳定低阻的TiSi或TiCo!

  本章小结*晶体管的开关应用晶体管的强、弱逻辑电平设计规则CMOS工艺流程触发器和锁存器结构及区别建立时间和保持时间的意义推移反相符IO单元的特性月日作业:思考题:习题:,则实际表示的组合逻辑单元为:Z=(ABCD)E在表中若XabC=OAIabC=OAI,(a)(b)(c)(d)控制逻辑:图(a)(b)中当A=,Tox=A时代入式(-)可得:IDS(sat)W=μAμm。由于有源区存在氮化硅所以上面不会生长二氧化硅。对于×的阵列乘法器前级的位乘法器需要×个输入反相器和个输入或非门组成。阱形成后在硅片上需要生长一层薄氮化硅SiN通过有源掩膜CAA保留有源区的氮化硅。由于最低位全加器没有低位数相加所以可以去除af一行加法器最高位(左边)的一列全加器也没有低位数相加af也可以去掉。A}也可用AOI和NOR实现输入XOR(门):XOR(A,ASIC乘法阵列中每一个位乘积项采用如下逻辑表达式实现:AiBj=(Ai’Bj’)’每一个输入位信号先经过反相器后在同另一位经输入或非门输出得到位乘积。d。时序逻辑因为有存储或记忆的特性而不同于组合逻辑单元。000之间。图表示用逻辑表达式转换得到的反相MUX等效电路该逻辑表达式最终可用OAI逻辑单元表示:ZN=A’·S’B’·S=(A’·S’)’·(B’·S)’’=(AS)·(B+S’)’=OAIA。

  .NMOS器件的输出特性曲线  a普通N沟耗尽型器件的输出特性b转移特性曲线cIV特性曲线(图对照短沟道效应)N沟耗尽型图--MOS晶体管特性饱和速度:对于深亚微米晶体管饱和时的漏源电流会高于式(-)其主要原因是:()阈值电压不是常数()沟道实际长度(有效长度Leff)短于掩膜长度()电场高于Vm时电子速度达到饱和速度Vmax=msv=μnEx关系失效。当PMOS的栅极为低电平源极接地漏极接后级等效电容时连接到很容易归纳起来N沟和P沟器件的逻辑电平如下:N沟器件提供强“”但弱“”P沟器件提供强“”但弱“”CMOS工艺一、IC主要工艺流程图给出从晶体生长到芯片加工的主要工艺流程。在触发器的符号中用小圈和小三角表示负跳变触发。数据通路逻辑单元数据通路主要是指进行算术、逻辑运算时处理或传送数据的数字电路单元。当使能端E=T,二、IO单元设计内容或形式:()通常允许有多个驱动挂接在IO单元总线上设计者应该避免在总线上出现竞争现象。其中晶体管T,AOI,整个工艺流程包括:单晶生长、切片、抛光、氧化、涂胶、光刻、腐蚀、扩散或离子注入等工艺。在P阱工艺中以N型材料为衬底用P阱掩膜形成P阱。

  CIN,.异或、同或电路工作过程:()A=B=时T弱导通、T截止TG导通A和B的低电平经分别经T和TG传送到D端为()A=,即甲子、甲寅、甲辰、甲午、甲申、甲戌六个甲日,简单地以集成元件数目来划分类型已经没有多大的意义了,通常单元库的逻辑单元具有不同的驱动强度。()IO单元的输入保护或钳位电路。本章在概述基本门电路的基础上介绍MOS晶体管的结构、物理特性和工作原理。可以用如下基本规则按大小区分逻辑单元:※连接具有X驱动强度的单元中电源和输出之间的晶体管串与X反相器中N沟晶体管的电阻应相同。将CIN接VSSCOUT是进位到后级的输出。然后在P型衬底上制作N沟MOS管在N阱中制作P沟MOS管。

  从反相符-输出图可以组成N沟管组:OR门转换成N管并接AND门转换成N管串接。前者是具有反相输出功能的MUX缓冲器直接加在输出端为得到可靠的同相输出MUX需要在多路器的输入和输出端之间都要加上缓冲器。当CLK时钟变低TG关断TG开通D端输入信号的通道被隔开。Vth=V,例:如果N沟晶体管采用μm(G)工艺,S’)TG(B,或元器件数在1,如果将时钟反接也可以构成低电平触发的锁存器。沟道有电流。或元器件数在100~1000个之间。

  AO}每个附标abc可以从-变化。图是通过SPICE模拟得到的晶体管特性曲线和沟道电势的曲面分布情况。超大规模集成电路包含的门电路在1万个以上,E=开启三态门输出端信号分别为A或AE=时输出为高阻态。CSM=pF,B,位的CSA见图(b)图(c)是对应带溢出端的CSA结构或符号用一个异或门判断最高位MSB和次高位MSB的输出状态。一共需要只晶体管。A)=A·A’A’A可用MUX和反相器实现如下输入XOR(个门):XOR(A,P沟耗尽(常开)型:零栅压下就存在导电沟道必须加正栅压才能使沟道内载流子耗尽。※沟道宽长比为WL和WL的两个晶体管串联等效于个(LWLW)晶体管。图的上半部分给出了对称位乘法器的算术计算过程下半部分表示对应位阵列乘法器中的最后全加器结构。但由于关断前的D信号已经送到Q端该输出的信号经反相器I倒相后通过TG到达反相器I的输入端经I再次倒相为原来状态起到锁存信号的作用。是象征着生命起始的日子。例如方程式:OAI(P,组成的N沟管组和P沟管组组合不仅实现了电路的基本功能而且N沟管组具有强“”功能P沟管组提供强“”功能。

  表-、表-和表-分别给出了MOS集成电路制造执行系统MOSIS(MOSImplementationSystem)规定的前端工艺、后端工艺和焊盘、钝化工艺版图的设计规则(按照λ为单位)。b锁存器的工作过程:锁存器内部的正、负控制信号CLKP和CLKN通常由系统时钟通过两个反相器来控制。从功能上分析若在TG中省去一个晶体管也可以构成单晶体管的传输门类似于继电器的结构。因为时钟控制反相器的版图比反相器加TG更简洁和具有更短的延时所以许多库里包括时钟控制反相器和反相器加TG两种结构。Si,并被赋予了神秘的符号内容,表和分别给出微米CMOS工艺和微米工艺导电层的方块电阻值。如图a所示当n沟MOS器件的栅极施加逻辑电平“”或VDD源极接低电平VSS漏极接后级单元时若初始时刻漏极为逻辑“”电平N沟晶体管将对任何连接于漏端的等效电容C放电放电后也变成低电平时。二.工作过程分析:该电路由同或、异或、求和、进位部分组成。COMS数字IC中最基本COMS倒相器的结构是在同一硅衬底上将PMOS和NMOS制作在一起得到:      逻辑电平用MOS器件作逻辑开关时一般希望它们具有良好的开关特性开通时具有强的导通能力关闭时具有良好的关断能力。称此电流为弱反型电流或亚阈值电流。为了用简易的书写方法表示多输入组合逻辑单元本书按照习惯俗称约定了的书写规则。当:VDS=V,一般将最小尺寸的反相器称为X反相器倍于最小尺寸的晶体管称为X反相器还有X、X等更高驱动能力的反相器?

  同或电路的输出结果与异或门相反工作过程与异或门类似可自行分析。()当“OE”=时M、M管均截止输出端为高阻态。TG的功能相当于开关可表示为:Z=TG(A,很多人都会好奇,在亚微米(有效栅长度小于微米)或深亚微米(有效栅长度小于微米)电路中一般采用以微米为单位的设计规则。使用反相符-输入图可组成P沟管组:OR门转换成P管串接AND门转换成P管并接。请按照平台侵权处理要求书面通知爱问!部分积的求和电路一般采用全加器阵列实现。*若权利人发现爱问平台上用户上传内容侵犯了其作品的信息网络传播权等合法权益时,因此没有进位传送且CSA的延迟是常数!

  CMOS工艺层次见表。在低掺杂低场强时μn约为μp的倍。一种基本全加器结构分析一、结构:一个基本全加器的电路结构见图。这样的设计规则可以独立于工艺和实际尺寸。如果时钟再变高从锁存器将锁存Q端的输出状态主、从锁存器断开D端状态将再次传送到主锁存器的M点。组合逻辑单元命名和组合方式在设计逻辑电路时通常采用组合逻辑单元命名方法来描述组合逻辑单元。B=时T截止T通F输出的低电平经T传到D端为。()可以与TTL电平兼容的IO单元。P沟增强(常闭)型:栅压为时不存在沟道加负偏时才出现导电沟道。S,调整N沟管组尺寸使其具有一个的N沟晶体管驱动强度。T和T,S,通过变换逻辑关系式也可以得到不同结构的MUX。A。

  、以λ为单位的设计规则在以λ为单位的规则准把大部分尺寸约定为λ的倍数。为什么中国女子怀孕,也就是在传输门的输入和输出端存在的等效电容时电容大的输出端会使电容小的输入端电平拉低的效应。以便符合以λ为单位的设计规则中能够有合适的倍率。但是时钟控制反相器可以替换中的ITG、ITG和I-TG却不能替代M节点后面的TG。由于直接用两传输门组成二选电路会存在潜在的电荷分配问题。VGS=V,可以把图中的反相器-TG对用时钟控制反相器代替。由于上面的锁存器在时钟变高时可将D端的信号传输到Q端所以称为高电平有效锁存器。

  其中某一位加法器的求和端以及进位输出信号可表示为:S(i)=SUM(Ai,一、IO单元的工作过程:()当输出使能端OE为高电平“”时电路为同相缓冲器驱动这时输出数据取决于“DATA出”的值“DATA出”=“”时M管导通M管截止焊盘(PAD)端输出高电平“DATA出”=“”时M管截止M管导通焊盘上输出低电平。它是集成电路和工艺制备之间的接口是版图设计所依据的基础。留下×个全加器组成不对称的CSA阵列(包括一个半加器)。根据电场强度计算饱和速度和渡越时间:Ex=()Vμm=VμmVmax=IDS(sat)WCox(VGSVtn)=ms对于沟道程度为μm情况渡越时间:tf=μmms=ps实际上由于载流子的速度会受纵向电场影响vmax的值会比预期的ms小。※加串联晶体管使所有宽度为并加上串联管的宽度。

  或元器件数不超过10个;VSM=V代入上式可以计算出:VF=V这种“较大”的电容迫使A点接近于“”电压的现象称为电荷分配。在库中逻辑单元的强度通常作为后缀如INVX。OA,000~10,异或和同或信号作为进位和求和选一电路的控制信号!

  特大规模集成电路的门电路在10万个以上,主锁存器的值传送到从锁存器TG和反相器I、I把M点的信号锁存并经TG送达Q端。如果需要加入缓冲器并且带有QN端就需要增加两个反相器使整个锁存器由个反相器和个TG组成共需要个MOS管(门)。这种结构的锁存器由个MOS管组成(门)。在亚微米晶体管中具有高掺杂浓度和高电场时迁移率之比将会减小到至倍。或元器件数在1,加法器加法器电路见图,图(b)表示一种在每个单元加入个输入的NAND建立进位链的RCA结构把一个AND和一个OR改成一个NAND可以减少延迟建立进位的快速通道。数据线从左边输入输出和从右边输出。b,因此成为了我们研究古人智慧及其生活方式的重要资料。Ai)COUT=Ai·Ai+(AiAi)·Ai=MAJ(Ai,图(c)(d)中当A=,B,图中列出了部分数据通路元件标号。该电路结构属于高电平使能反相缓冲器。B,前端工艺版图包括阱区、有源区、多晶层、选择层、多晶接触、有源接触版层的最小宽度、最小间隔、至阱边缘间隔、各交叠区的最小尺寸等λ值。

  以AOI为例我们可以在构建双图形符的基础上利用与非门是具有反相输入的或门或非门是具有反相输入的与门的原理推进反相符至组合逻辑的输入端在通过MOS管串、并联组合建立N沟和P沟组实现所需的逻辑功能然后调整晶体管的尺寸使N沟和P沟器件具有相同的驱动能力。以图(a)中位加法器为例,例:图中AOI组合逻辑单元的功能表示为:Z=(A*BC*DE)’例:图中OAI组合逻辑单元的功能表示为:Z=(ABC)*(DE)*F’上述表示方法比较简单明了也可以用Z=OAI(A,在CMOS最基本的组合单元之一是逻辑与或非门AOI(ANDORINVERT)和或与非OAI(ORANDINVERT)。R,由F、T、T、TG以及A、B输入端组成异或电路由F、T、T、TG以及A、B输入端组成同或电路。a线性区:对于NMOS当VGVT源端S接地漏端D接较小VD时器件工作在线性区此时的IDSVDS关系就是式(-)。在双阱工艺中需要形成用于两种晶体管的两种阱(衬底可以用N或P型材料)。例如沟道宽长比为和另一个串联等效于()()或。从而得到相当的驱动能力!

  沟道电荷与栅电压、源漏电压有关对整个沟道的电荷量积分求和可得到电荷平均值为:Q=WLCox(VGS-Vtn)-VDS(-)将上面相关公式代入式(-)可得到漏-源电流与外加电压的关系为:(-)同样也可以推出P沟MOS器件的伏-安特性公式。AO}a,CIN)()COUT==MAJ(Ai,由F、F、TG、TG组成求和电路由TG、TG及F组成进位电路。如果直接至第二级的输入为个以上则重复“”。其它数据通路除了书中介绍的几种数据通过元件外在ASIC元件库中还有其它多种数据通路单元。图(d)为位输入的CSA加法器最后一级用传送进位加法器CPA(carrypropagateadder)使两个输入总线相加。D,接下来就可以在有源区通过光刻、扩散或注入、淀积等工艺形成源、漏、栅、接触孔、引线等。c主从锁存器的工作时序见图d这种触发器在时钟信号负跳变时改变输出状态称为负边沿触发器。C,※沟道宽长比为WL的晶体管的电阻与LW成反比W越大R越小。由于导电层电阻以及接触电阻的存在会在电路中引入额外的寄生电阻CMOS集成电路工艺中希望导电层的方块电阻和金属层的接触电阻越小越好。如果要将TG也用时钟控制反相器替代将会使输出端的Q和QN倒相时钟输出至Q的延时将比QN端慢一个反相器延迟时间。如图b的接法当漏极加“”电平源极经电容接地时晶体管接近截止几乎没有沟道电荷存在连到源极的逻辑单元很容易改变那里的电势我们称源极的逻辑电平为弱“”。焊盘和钝化层版图包括最小压焊、最小探孔等的最小尺寸和最小间隔。传输门和多路选择器月日课程内容CMOS传输门TG(transmissiongate)由一个能传送强“”的N沟和一个能够传送强“”的P沟器件并联而成。

  以这种形式进行数据信号操作的总线宽度逻辑的布图称为数据通路。主要包括线宽、间距、覆盖、露头、凹口、面积等规则分别给出它们的最小值。A)附图’给出一种CMOS异或门的基本电路结构。若Y=T、T组成的反相器输出F==Z若Y=T、T组成的反相器输出F==Z三态门三态门除了可以输出高、低电平外还可以输出高阻态。()需要考虑防止在IO单元器件结构中的寄生晶体管或寄生SCR。全加器由同或电路、异或电路、两个选电路和倒相器组成的进位、求和电路组成,b饱和区:当VDS上升到VDS≥VGSVT时漏附近的沟道被夹断器件开始进入饱和区:(-)当VDS继续增大夹断点左移使沟道长度变短IDS随VDS的增大缓慢上升出现沟道调制效应。人们一般喜欢使W和L为的整数倍。c={,将逐位相乘得到的部分积作为求和电路中加法器的输入数据进行求和得到最终乘积。例如L和L并联为L。000~1,则实际表示的组合逻辑单元为:Z=(AAA)(BB)(CC)’推进反相符CMOS电路中通过N管和P管的串并联组合可组成AOI和OAI逻辑单元。CCMOS工艺的薄层电阻和接触电阻N或P型扩散区具有一定的扩散浓度一般用薄层电阻表示成欧姆方块通常也称为方块电阻。沟道有电流。这三种基本电路的结构、逻辑关系、真值表等见图和。

  图--.MOS器件的衬底偏置:为保证源-衬底以及漏-衬底之间的PN结处于反向偏置防止产生寄生晶体管或二极管的正偏效应对N沟器件(P型)衬底一般接负偏压对P沟器件(N型)衬底接正电压。这时主锁存器是透明的D端的信号经反相器I-TG-反相器I传输到M点。在CMOS集成电路中最基本的门电路有倒相器、与非门、或非门。E)表示。cCMOS锁存器的时序和输出性能在图中也画出了CMOS锁存器的工作时序。后端工艺版图包括金属层、金属层、金属层-之间的通孔、金属层、金属层-之间的通孔的最小宽度、最小间隔、各交叠区的最小交叠尺寸以及通孔的精确尺寸等数据。CIN)()COUT=A·BA·CINB·CIN=MAJ(A,对于不同的设计级别只要改变λ的数值就可以得到不同的设计规则。目前暂时以“巨大规模集成电路”来统称集成规模超过1亿个元器件的集成电路。

  或元器件数在100,(见图、、)BCMOS双阱双金属IC工艺制作流程:、采用()晶向的硅材料。图(d)是将位全加器的版图连在一起的结构。登录成功,月日作业:思考题:爱问共享资料拥有大量关于专用集成电路设计基础.ppt的实用类文档资料,SiCOUT)其输出端的逻辑表达式为:Si=CINSi=Ai⊕Ai⊕Ai=PARITY(Ai,规则有两种表示方法一种是以λ为单位的设计规则另一种是以微米为单位的设计规则。反相器和传输门的器件连接关系c。反相器和传输门单元结构图b。d亚阈值区:当VGSVT时虽然未形成沟道但实际MOSFET中因半导体表面弱反型层引起漏电流IDS不为而是按指数规律随栅电压变化。上述的D触发器是ASIC设计中最常用的一种类型在一些ASIC库中还有JK触发器RS触发器等。CMOS集成电路设计规则集成电路设计规则通常是指版图设计规则即几何设计规则!

  进位信号的逻辑表达式可以写成(与非后再反相输入):Ci=Ai·BiPi·Ci或者Ci=(Ai+Bi)·(Pi’+Ci)由于n位RCA的延迟与n成比例对于位数较长(如位或位)的全加器其加法运算速度将受到逐位进位信号的严重限制。对于n×n位的乘法器可以采用不同的优化方式提高运算速度或简化电路。中规模集成电路包含的门电路在10~100个之间,改电路实际上由带控制端OE的三态输出缓冲器和输入通道组成。显然用时钟控制反相器可以替代锁存器和触发器中的反相器-TG对。Ai,即图上半部分中的AiBj乘积项。有个数据输入端、个进位入、个进位出、个和输出端其输出和以及输出进位位的逻辑表达式为:SUM=A⊕B⊕CIN=SUM(A,将有源区之外的区域称为场区或场。Bi,这种晶体管始终维持其漏极为逻辑“”的状态我们称该漏极逻辑电平为强“”。Bi,NOT(A),由于传输门电路中存在电荷共享、较小的噪声容限、延迟预测困难等问题虽然现在的一些单元库中也有上述的基本传输门晶体管单元但往往不会被ASIC设计人员单独采用。表给出了通用微米工艺的N沟晶体管参数由此模拟出较长沟道晶体管和存在短沟道效应晶体管之间电特性的差异。例如:用两个TG可以形成个多路选择器MUX当多路选择器具有A、B两个数据输入端并用选通信号S控制时其功能表示为:Z=TG(A,表-个或个以下附标的AOI单元系列单元类型单元不同的单元数XaXaXabXabXabcXXXXXXXXXXXXXX总数Xabc:X={OAI,高电平经T传送到D端为。

  请先进入【个人中心】-【账号管理】-【设置密码】完成设置小规模集成电路包含的门电路在10个以内,U)可以马上知道U是连接到第二级的一个端子表-表示对于个附标的AOI系列逻辑单元用Xabc表示时有×=种单元其中X={OAI,三、CMOS工艺中的阱ACMOS工艺中阱的形式在N阱工艺中以P型材料为衬底用N阱掩膜形成N阱。从N阱、P阱有源区、多晶硅、N扩散注入、P扩散注入、接触孔、金属、金属、通孔、金属、钝化玻璃。所以带同相缓冲结构的MUX需要个晶体管或者个等效门组成。

  设计规则是考虑在正常的工作条件下根据光刻水平、刻蚀能力、对准容差等实际工艺水平和成品率要求给出一组同一工艺层和不同工艺层之间几何尺寸的限制。NOT(A),S)=A·SB·S’该方法只对一个输入端进行缓冲输出没有缓冲。T分别组成的个反相器晶体管T和T组成传输门。图中给出了从N阱、P阱N、P扩散多晶、接触孔、多层金属和通孔的版图。A)=MUXNOT(A),A其中:MUX(A,图中的MUX由个TG组和一反相器构成右图画出了选一电路的连接结构在S’和S端之间应该接一个反相器。Ai)输入A、A、A以及输出S、S都是总线。无论采用哪种工艺都必须将N阱连到芯片的最高电压处(VDD)而所有P阱都连到VSS端否者体到源漏的PN结可能处于正偏状态。000之间;※沟道宽长比为WL和WL的两个并联晶体管等效于个(WL+WL)晶体管。但W和L必须大于。S)()根据电路原理若TG作为“开关”接到有较大的电容CBIG节点Z和仅有小电容CSm的输入节点A,传统的设计规则以λ为单位表示对几何尺寸的限制λ与工艺线所具备的分辨率有关可看作是线宽偏离理想特征尺寸的上限以及掩膜版之间的最大套准偏差一般等于栅长度的一半。

  VBIG=V,该结构仅由只晶体管(门)组成。将反相器到传输门输入的公共连接点断开后构成的时钟控制反相器。Leff=μm,线上总资料超过两个亿,通常可以将其符号写成:MUX。因此为了避免潜在的电荷分配问题在大部分ASIC单元库中的二选一电路增加了反相或同相缓冲输出级,S)()也可表示成:Z=A·S’B·S。T管导通这时由TT组成的反相器能够工作F=A。可将n位的“和”看成是总线S和S中以奇偶校验和择多功能方式得到的结果。A,CMOS晶体管结构及工作原理一.MOSFET的种类.按照MOS管增强型或耗尽型特性分类:N沟增强(常闭)型:栅压为时不存在沟道加正偏时才出现导电沟道。D、CLK、Q的时序见图中所示。N沟耗尽(常开)型:零栅压下就存在导电沟道必须加负栅压才能使沟道内载流子耗尽。图表示一种有个输出端的保留进位加法器CSA(carrysaveadder)单元:CSA(Ai,然后再根据工艺线的分辨率给出与工艺相容的λ值。基本的高电平选通三态倒相器结构如下图所示。从图中可以简单归纳出一种规律:PMOS管同NMOS串接可组成倒相器PMOS管串接为“或非”并接为“与非”NMOS管串接为“与非”并接为“或非”。由于天干地支这一历法与古人的生活息息相关,、形成N管的源漏区()光刻利用光刻胶保护PMOS区()离子注入磷或砷形成N管源漏区、形成P管源漏区()光刻用光刻胶保护NMOS区()硼离子注入形成P管源漏区、形成接触孔()CVD淀积磷硅玻璃()退火和致密()光刻接触孔()刻蚀接触孔、形成第一层金属()淀积金属W形成钨塞()淀积金属层()光刻第一层金属版定义出连线图形()反刻金属层形成互连图形、形成穿通接触孔()化学气相淀积磷硅玻璃层()通过化学机械抛光进行平坦化()光刻穿通接触孔版()刻绝缘层形成穿通接触孔、形成第二层金属()淀积金属层()光刻第二层金属版()反刻形成第二层金属互连、合金、形成钝化层()低温淀积氮化硅()氮化硅光刻形成图形、测试、封装、完成IC制造的工艺流程。

  具体方法较多除书中介绍的内容外还可以参考有关的资料书籍。B,a。()A=B=时T截止T导通TS导通A经T传送到D端为。A)=NOTMUX{NOTNOT(A),对照图(a)电路中各点的信号可以表示为:Gi=Ai·Bi(电路中与门输出端)Pi=Ai⊕Bi(电路中异或门输出端)Ci=GiPi·Ci(或门输出端)Si=Pi⊕Ci(异或门输出端)对于图(a)中的电路如果将其中的输入与门改用与非门或门改用反相输入或门将可以提高速度减少门级延时。会说身怀六甲呢?原来这六甲来源“天干”,.输出和S电路工作过程:因为:当=时=TG截止TG导通S=C当=时=S=C在电路中TS、TS以及两个倒相器F、F组成选电路用和作传输门的控制端。CIN)()其中求和可以用奇偶校验功能(“”为输入中“”的个数为奇数)进位输出可以用取的择多功能实现。图(c)给出一位ADD的连线版图对于采用双层金属的结构m层通数据A、B输入以及S输出端走水平线m层通控制信号走垂直线。A)=A·ANOT(A)·NOT(A)=NOT{NOTMUX(A,在图中使得任何P沟管组等效于一个的P沟晶体管驱动强度(选最差情况)。b工作过程:当时钟输入为高电平时传输门TG和TG导通TG和TG关闭。外加偏置电压改变将会使MOS器件工作于不同状态。设A点起始电压是VSMZ点起始电压是VBIG当闭合TG时节点A和Z的最终电压为:VF=(CBIGVBIGCSMVSM)(CBIGCSM)()设想从节点A驱动“”到节点Z假定CBIG=pF,然后在上面生长埃的厚氧化层作为场保护层。如需使用密码登录,制定设计规则的目的是使芯片在尽可能小的前提下避免线条宽度偏差和不同层掩膜版套准偏差尽可能提高电路成品率。其结构和符号见图(e)和(f)。CIN是前级CINi的进位CSA中将进位直接连到S输出端?CSA电路中每一级进位都“保留”并左移到S端!

  计算等效晶体管尺寸的方法:※加并联晶体管使所有长度为并加上并联管的宽度。大规模集成电路包含的门电路在100个以上,总线画法中的具体控制线仍用细线表示。这种主从触发器一般由个反相器和个传输门TG组成共需要个MOS管或个门。其电路结构见图。必须注意,但是以λ为单位的设计规则可能会引起芯片面积的浪费和工艺难度的增加。.MOS器件的VI特性讨论:对NMOS器件当VG,改进后时钟控制反相器的常用符号。NOR(A,

  用A、A作输入信号的输入异或门XOR的逻辑表达式为:A⊕A=XOR(A,此外还有为了更好控制晶体管的三阱工艺。但由于传输门的结构形式可以作为多路选择器、锁存器、异或门等多种组合电路中的重要组成部分所以传输门的结构形式在数字电路中还是得到较多的应用。表和分别给出与上面所述的工艺对应不同金属层的接触电阻。所以带反相控制端的二选一电路只需要个晶体管组成。如果将反相器倒接使能端加在T管栅极则三态反相缓冲器变成低电平选通。构建单级组合CMOS逻辑单元的步骤:在最后的单元加反相符画一个简略图符用deMorgan理论将输出反相符推回到输入端进行逻辑转换。时钟控制反相器图表示用反相器和传输门如何演变构成时钟控制器的过程。E=开启三态门输出端信号分别为A或AE=时输出为高阻态。为例防止在场区形成寄生晶体管利用氮化硅作掩膜进行场注入。A)=A·A’A’·A=(A·A)(A+A)’’=AOIA,B,()当输出为高阻态时电路可以作为输入单元使用输入信号从反相器I进入内部电路。B,如果在三态反相器后面加一级反相器则可以构成同相输出的三态门。当时钟从高到低跳变时传输门TG、TG关闭TG、TG导通。集成电路的规模越来越大,000个之间。

  第二章COMS逻辑CMOS逻辑门概述CMOS晶体管结构及工作原理 CMOS工艺流程简述组合逻辑单元时序逻辑单元数据通路逻辑单元IO单元单元编译器CMOS逻辑门概述CMOS数字集成电路主要由N沟道MOS管和P沟道的MOS管按照特定的串联、并联或串并联组合形成功能不同的基本电路其中最常见的有互补的CMOS倒相器与非门、或非门、传输门、触发器等。栅极电容C由平板电容公式给出:C=(WLεox)Tox=WLCox(-)W、L分别为栅极宽、长εox栅氧化层介电常数。图数据通路加法器数据通路元件图给出用总线表示的加法器的典型数据通路符号。000,在CSA输出端还需要将S总线(所有保留的进位)和S总线(所有的和)用最后一级电路得到n位的结果。AOI,要解决电荷共享问题要么使节点A足够强以克服大电容或者在节点A和节点Z之间用缓冲器(如反相器)隔离。A,、形成N阱:()一次氧化()淀积氮化硅层()光刻N阱区()N阱离子注入(P或AS)、形成P阱()N阱区厚氧化推进其他有氮化硅的区域不会生长氧化层。下面以图给出AOI和OAI两种组合逻辑单元的结构及命名方式来说明一般组合逻辑的书写规则:AOI和OAI逻辑单元名后面大于的所有附标对应第一级门电路附标“”对应于直接连接至第二级单元的输入。}{}表示“选个”在表中若Xa=AOIa。

  .四种类型器件的结构及特性曲线:        二、MOS器件特性分析月日课程内容N沟MOS晶体管的原理性结构(见图)MOS管的沟道电流可表示为沟道总电荷量Q除以沟道电子的渡越时间tf:IDS=Qtf(-)渡越时间tf=Lv设电子受到沿沟道方向的电场Ex作用以水平速度v穿过沟道:v=μnEx=μnVDSL(-)因为沟道和栅之间存在栅电容C线性电容的电荷量Q=CV,Ai,VDDE’TTAF=ATETAAAAAAAAEEEE种形式三态门电路的逻辑符号。且版图的PAD一般不能直接照搬λ设计规则。Ai,若Y=Z=Y=则Z=()当X=F=传输门关断但TT组成的反相器可以正常工作Y端信号经晶体管TT组成的反相器输出端传送到Z端。每一级加法运算的进位位可通过进位链电路并行输出。Ai,000,此外用时钟控制反相器构成的触发器具有较短的延时时间。二、掩膜版图与CMOS工艺流程从硅片第一次氧化到最后完成集成电路封装制造整个过程一般需十几道至几十道工艺根据电路的工艺复杂程度稍微复杂的要用十多块掩膜版复杂的需要几十块掩膜版。该电路的输出端未加缓冲器如果在输出的Z端直接加一个反相器输出该电路就具有同或门功能(输入信号相同为“”不同为“”):Z=X⊕Y=XYXYVDDXYZ=X⊕Y图-’CMOS异或门电路结构电路的工作过程如下:()当X=时F=传输门导通但TT管组成的反相器不能正常工作Y端信号经传输门输出到Z端。CMOS集成电路中的PMOS为耗尽型器件NMOS器件为增强型器件。试画出电路结构图共需要几只晶体管才能实现。

  这时M点的信号与D端隔断D端的信号不影响M点的状态锁存器输出端保持M端的电平。,奇数级偶数级Ci’=Pi·Ci·CiCi’=Pi·Ci·CiCi=AiBiCi’=Ai·BiCi=Ci·CiCi=Ci’Ci’加入进位链电路其效果相当于将原来每级串联的方式改变成串并联的方式。A)同样可用反相MUX和个反相器(门)或OAI逻辑单元和NAND单元(门)实现异或非逻辑单元:XNOR(A,如果改变控制时钟的极性该电路就可以变为正跳变触发器。因此也可以用一个选电路来实现。CIN)()其中最低级的CIN因为无进位而直接接地最高位的进位分成COUT和COUT用来表示求和结果是否溢出。保证满足您的需求。时序逻辑单元锁存器a结构:锁存器是基本时序逻辑单元之一主要由反相器和传输门构成。对PMOS器件当VG,()需要考虑总线的驱动能力以及大输出电流的相应设计方法。同样对于图(c)(d)中的PMOS器件则刚好与N沟器件相反。000,电路。由于Q端输出不带缓冲器且直接连到I的输入端Q端相当于一个存储节点。然后在N型衬底上制作P沟MOS管在P阱中制作N沟MOS管。其中奇数级与偶数级采用不同的逻辑结构。可感应出导电沟道此时若(VDVS),在tf=Leffvmax时漏源饱和电流与晶体管沟道长度无关表示成:IDS(sat)=WvmaxCox(VGSVtn)VDSVDS(sat)式(-)这时用式()表示短沟道晶体管VI特性将会发生偏离。

  ()当时钟从低变高时传输门TG打开TG关断D输入端的“”经过倒相器I变“”后通过TG再经反相器I变成高电平“”输出将D端的信号传输到Q端。可用反相缓冲器或反相MUX实现XOR(门):XOR(A,CIN)=PARITY(A,浓度越高方块电阻越小。该做法的主要优点是简化了版图设计过程可以在版图上直接把个晶体管设计在一起省却了将反相器和TG单独设计时的两者之间的布局和连线。实际应用中采用的可行方法显然是采用后一方案。

  SPICE模型为了了解MOS器件和电路的特性在ASIC设计过程中需要用SPICE仿真程序进行模拟。附标以递减的顺序书写。以一个标准单元为例的部分掩膜版图见图。表给用位加法器进行出二进制运算时的各种情况以及数据表示方法。()可以设计带输入滞后缓冲器的IO单元。包括触发器矢量阵列(寄存器)总线输入的输入NAND单元带控制端的输入NAND总线宽度MUX增量减量器全检测器全检测器加法减法器等。Q,触发器a结构:用两个锁存器可以构成触发器(图a)。由于栅极对于源、漏的电平VGS和VGD均等于高电平在栅下面形成一个很厚的沟道晶体管具有很大的沟道导通电荷量Q或强导通能力。()A=B=时T通T止TS截止。000~10,如加法器、减法器、乘法器、n个输入端的NAND等等。乘法器简介在数字电路中n×n位的乘法器采用交叉相乘部分积相加的方式完成乘法运算。

  前级的锁存器为主锁存器后级为从锁存器。T,()某些IO单元可用无源的上拉或下拉电阻代替输出电路中的晶体管MM的电路结构。由于在触发器的存储节点S后面加入缓冲器输出Q和QN输出缓冲器输出至Q端的延迟信号比QN端的信号要少延迟一个反相器的延迟时间。c击穿区当VDS继续增大且到达漏-衬底PN结的击穿电压时IDS急剧增大PN结出现击穿现象。随着微电子工艺的进步,可感应出导电沟道此时若(VDVS)。