新一代数字IC

当 今 的 信 息 社 会 是 数 字 化 的 社 会, 是 数 字 集 成 电 路(微 处 理 器, 存 储 器,标 准 逻 辑 电 路) 广 泛 应 用 的 社 会, 信 息 高 速 公 路, 电 脑 多 媒 体, 移 动 电 话 系 统,各 种 自 动 化 器 件, 以 及 我 们 日 常 搞 的 一 些 小 制 作 应 用 到 数 字 集 成 电 路。 数 字 化 是 当 今 社 会 的 主 流, 与 此 同 时, 数 字 集 成 电 路 本 身 也 在 不 断 进 行 更 新 换 代。

在 数 字 电 路 的 广 泛 应 用 中,TTL,CMOS型 标 准 逻 辑 IC 一 直 是 应 用 最 广,功 能 最 多 的 数 字 集 成 电 路。 但 是 随 着 数 字 集 成 技 术 的 不 断 发 展, 一 种 新 的 数 字 IC—— 可 编 程 逻 辑 阵 列 IC 出 现 了。 不 过 在 70 年 代 其 大 都 是 以 组 合 逻 辑 门 阵 列 的 形 式 出 现 的, 并 没 有 很 大 的 应 用 价 值。 直 到 85 年, 运 用 E^2CMOS 电 可 擦 技 术 开 发 的, 以 组 合 逻 辑 和 时 序 逻 辑 混 合 集 成 的 可 编 程 逻 辑 阵 列 如 典 型 代 表 PAL 和 GAL 的 出 现, 立 即 引 起 了 电 子 工 作 者 和 电 路 专 家 的 极 大 兴 趣, 他 们 预 测 不 久 的 将 来, 标 准 数 字 逻 辑 IC 将 面 临 被 淘 汰 的 局 面。 尤 其 是 GAL, 高 速、低 耗、 不 丢 失 信 息, 可 多 次 电 可 擦 写 和 加 密,改 变 了 PAL 只 能 写 入 一 次 的 僵 化 局 面。 目 前 第 五 代 计 算 机 已 把 它 作 为 一 项 关 建 性 的 升 级 技 术, 数 字 通 信 工 程 等 也 将 步 其 后 尘 … …

1992年, 又 一 个 奇迹发 生 了, 美 国 LATTECE (晶 格) 公 司 率 先 推 出 了 在 系 统 可 编 程 ISP (IN SYSTEM PROGRAMMABILOTY) 高 密 度 PLD 的 ISPLSI 1000 系 列,从 而 使 PLD 带 来 了 巨 大 的 变 化, 使 数 字 电 路 设 计、 VLSI 设 计 和 CAD 信 息 处 理 实 现 了 有 机 的“ 三 结 合”。 ISPE^2 CMOS 技 术 是 继 CPU 之 后 微 电 子 学 上 的 又 一 重 大 突 破。

ISPCSI 最 优 越 的 性 能 在 于 它 在 系 统 可 编 程, 可 实 时 仿 真。 可 预 测 时 延。 这 给 电 路 设 计 带 来 了 莫 大 的 好 处 与 方 便。 并 且 在 系 统 可 编 程 技 术 为 现 场 升 级 提 供 了 一 条 理 想 途 径。 技 术 人 员 只 需 将 预 先 已 通 过 仿 真 和 预 测 过 时 延 的 用 于 电 路 升 级 的 设 计 软 件, 直 接 用 在 系 统 实 现 现场 升 级 的 操 作, 通 过 编 程 实 现 硬件 的 重 构, 增 添 新 的 功 能, 即 能 达 到 现场 升 级 的 目 的。

ISPLSI 器 件 由 I/O 输 入 输 出 单 元、 万 能 逻 辑 块 (GLB)、 集 总 布 线 池 (GRP) 、输 出 布 线 池 (ORP) 、 时 钟 分 配 机 构 (ISP) 、 边 界 扫 描 (TAP) 等 组 成。 其 中 组 合 逻 辑 高 达 1400 门, 时 序 逻 辑 寄 存 器 高 达 480 个, 输 入 端 和 I/O 高 达 760 脚 … …。 这 些 逻 辑 资 源 可 通 过 软 件 的 编 程, 构 成 各 种 功 能 的 逻 辑 电 路, 组 合 起 来 完 成 设 计 要 求。 并 且 ISPLSI 器 件 组 成 密 度 很 高, 方 寸 之 间 容 纳 了 上 万 门 的 组 合 逻 辑, 数 百 个 时 序 逻 辑, 具 有 5.5NS 的 时 延,154MHZ 的 系 统 高 速; 还 具 有 100% 的 逻 辑 重 构 生 成 率, 这 些 都 是 无 以 伦 比 的。

ISPLSI 器 件 彻 底 改 变 了 传 统 的 数 字 电 路 设 计 的 方 法。 在 软 件 的 支 持 下,它 能 自 由 地 在 其 内 部 生 成 各 种 TTL, 4000 系 列 中 的 小 规 模 IC 块 的 性 能 创 造 出 中 小 规 模 IC 所 没 有 的 性 能 全 新 的 规 模 更 加 大 的 逻 辑 电 路。 避 免 了 预 设 计 电 路,组 成 电 路 硬 件 测 试 功 能, 最 后 设 计 制 作 电 路 印 刷 板 等 储 多 工 序, 这 因 为 修 改 开 发 软 件 就 可 修 改 ISPLSI 定 义 出 的 线 脚 和 修 改 硬 件, 并 且 ISPLSI 器 件 可 实 时 仿 真, 在 现场 也 能 对 硬 件 实 时 调 整, 这 真 是 电 路 设 计 的 一 大 突 破。 此 ISPLSI 器 件 开 创 了 用 电 脑 生 产 电 子 产 品 的 崭 新 时 代 实 现 方 法,ISP E^2CMOS 技 术 汇 集 了 超 大 规 模 集 成 电 路 的 众 多 优 点, 改 变 了 传 统 电 路 系 统 设 计 的 实 现 方 法,设 计 者 无 论 是 用 ABEL 、 CUPL 、 PALASM2 、FM 等 高 级 可 编 程 逻 辑 设 计 软 件,还 是 应 用 LATTICEPDS+ 高 级 兼 容 编 程 软 件, 在 PC 机 或 IBM 机 系 统 构 筑 设 计 环 境, 选 择 你 熟 悉 的 图 形 输 入, 或 状 态 机 及 硬 件 描 述 语 言(VHDL) 输 入,运 用 类 似 TTL 集 成 块 功 能 的 数 百 个 元 件, 设 计 出 ISPLSI 系 统 开 发 软 件, 并 能 对 所 设 计 的 电 路 进 行 仿 真, 功 能 测 试, 最 后 生 成 烧 制 芯 片 用 的 熔 丝 图 文 件,实 现 用 电 脑 快 速 质 量 的 电 路 设 计。

目 前 LATTICE 已 有 ISPLSI 1000、2000、3000 系 列 面 市, 而 在 系 统 可 编 程 高 密 度 逻 辑 器 件 已 引 起 我 国 微 电 子 界 的 重 视, 相 信 在 不 久 的 将 来, 将 引 发 一场 数 字 化 革 命。

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