Конструирование и технология полупроводниковых интегральных микросхем на униполярных транзисторах. Чернышова Т.И - 19 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Емкость нагрузки выходного инвертора обычно задается, а емкость нагрузки промежуточного ин-
вертора
н
С
′
принимают равной входной емкости последующего инвертора
вх
С
′
и собственной выходной
емкости С
вых
:
си21и.пметМ2зс
2зп2зи
выхвхн
CCCKCCCCCC ++
′
++
′
+
′
=+
′
=
′
, (46)
где K
М
= S
02
/ S
01
– коэффициент Миллера, C
мет
– емкость конденсатора, образованного проводником,
соединяющим каскады, и подложкой.
Однако определение
н
С
′
по формуле (46) невозможно, так как последние три слагаемых неизвестны
и могут быть определены только после разработки эскиза топологии ИМС в целом. Поэтому для пред-
варительного расчета целесообразно выбирать
пФ5,1...0,1
н
=
′
C , (47)
а в процессе расчета уточнить это допущение.
Расчет динамического режима инвертора проводят так, чтобы при заданном времени задержки сиг-
нала и емкости нагрузки в любых режимах работы выполнялось неравенство
2/
выклзад
ntt
≤
. (48)
Условие (48) выполняется в том случае, если удельную крутизну нагрузочных транзисторов инвер-
торов рассчитывать по формулам (39) – (42) в зависимости от схемы, а время выключения – по выраже-
нию (45).
На основании анализа статического и динамического режимов работы различных типов транзисто-
ров удалось установить важнейшие связи их конструктивных и электрических параметров:
1) расчет толщины затворного диэлектрика h
д
производят по формулам (4), (10), (11), (37) из усло-
вия получения заданной статической помехоустойчивости;
2) удельная крутизна S
01
нагрузочного транзистора, рассчитываемая по формулам (39) – (42), из ус-
ловия получения заданного быстродействия однозначно определяет отношение ширины канала МДП-
транзистора к его длине b
к1
/ l
к1
;
3) расчет геометрии ключевого транзистора (отношение b
к2
/ l
к2
) производят по формулам (28), (32)
из условия обеспечения заданных выходных напряжений инвертора в статическом режиме.
7 КОНСТРУИРОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРОВ И
ТОПОЛОГИИ КРИСТАЛЛА МДП-ИМС
При разработке МДП-транзисторов конструктор должен стремиться к повышению удельной кру-
тизны S
0
при работе в активном режиме, снижению порогового напряжения U
0
, уменьшению занимае-
мой площади и паразитных емкостей. Конечной целью является увеличение быстродействия и степени
интеграции при заданной потребляемой мощности. Техническая противоречивость указанных требова-
ний (особенно первого и третьего) заставляют конструктора идти на определенные компромиссы и де-
лает его труд творческим.
Требование уменьшения площади, занимаемой отдельным МДП-транзистором и микросхемой в це-
лом, приводит к разработке кристалла минимально возможной площади. Однако существует предел
возможностей той или иной технологии, связанный с минимальным геометрическим размером и точно-
стью его выполнения. Поэтому при расчете и выборе конструктивных параметров МДП-транзисторов и
других элементов схемы следует учитывать технологические ограничения на размеры МДП-структур,
которые приведены в табл. 1.
Проектирование топологии МДП-ИМС средней и большой степеней интеграции имеет некоторые
особенности. В частности, методы проектирования топологии можно подразделить на два в зависимо-
сти от того, из каких элементов создаются эти ИМС:
1) совокупности типовых элементов – МДП-транзисторов;
2) совокупности типовых логических элементов и блоков (выходных и промежуточных инверторов,
триггеров, регистров и и.д.).

Страницы