Современная электроника №2/2023

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 50 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2023 организаций высшего образования , государственных научных учреждений и организаций реального сектора эко - номики в целях реализации комплекс - ных проектов по созданию высокотех - нологичных производств ». Разрабатываемые МБК представля - ют собой кристаллы в формате « море вентилей », логические функции которых формируются через матри - цу логических элементов , а аналого - вые характеристики , обеспечивающие полное электрофизическое совпа - дение параметров , – через массивы RCL- элементов и полное совпадение выводов – через верхние слои метал - лизации . В табл . 2 приведены основ - ные технические характеристики МБК . МБК Типа 1 реализует 101 типономи - нал логики , имеет 14 внешних выхо - дов , МБК Типа 2 – 54 типономинала , имеет 16 внешних выходов . Разраба - тываемые МБК будут реализовывать следующий функционал : ● мультиплексоры / демультиплексоры ; ● логические элементы ; ● коммутаторы ; ● триггеры ; ● регистры ; ● счётчики ; ● сумматоры ; ● шифраторы / дешифраторы ; ● арифметико - логические устройства . При проведении оценки и пер - вичного проектирования было уста - новлено , что микросхемы стандарт - ной логики , серийно производимые АО « Микрон », имеющие 14 выводов , можно заместить одним типом МБК с количеством вентилей 3000 шт . Кри - сталл МБК первого типа будет иметь площадь 1,5×1,65 мм 2 . МБК второго типа с количеством вентилей 5000 шт . предназначены для замещения микросхем стандарт - ной логики с 16 выводами . Такие МБК 2- го типа будут иметь площадь не более 1,65×1,65 мм 2 . Указанная площадь кристаллов МБК 1- го и 2- го типов обеспечивает эконо - мическую целесообразность универ - сализации , а число типономиналов позволяет достичь объёмов серийно - го производства и амортизировать сто - имость фотошаблонов . При этом будут полностью воспроизведены техниче - ские характеристики и назначение микросхем и осуществлено полно - функциональное замещение устарев - ших компонентов . При проектировании конкретных типов микросхем необходимо достичь компромисса между функциональ - ной гибкостью и простотой реализа - ции . В микросхемах МБК применён способ выбора функции с помощью коммутаторов , которыми являются наборы проводников в верхнем слое металлизации . Коммутаторы обеспе - чивают электрическую связь внеш - них выводов с функцией и с линия - ми задержки . В состав коммутаторов также входят проводники , обеспечи - вающие блокировку всех оставших - ся функций . Структурная схема МБК представлена на рис . 4. Базовая ячейка поля МБК реализо - вана в виде 4- транзисторной ячейки с объединёнными затворами в ком - плементарных парах транзисторов и имеет следующие особенности : 1) ячейка симметрична относительно пар комплементарных транзисторов ; 2) размеры транзисторов минимизи - рованы с учётом выполнения пра - вил проектирования ; 3) конструкция ячейки разработана с учётом разводимости ячеек ; 4) шины подключения ячейки к источ - никам питания (« Земля » и « Пита - ние ») удовлетворяют требованиям ОСТ В 11 0998. Конструкция ячейки разработана с учётом правил проектирования заво - да - изготовителя АО « Микрон ». Конструкция базовой ячейки поля МБК позволяет реализовать в поле архитектуру « море вентилей », удовлет - воряющую критерию максимальной разводимости , как на уровне библио - течных элементов , так и с точки зре - ния трассировки . Унифицированная периферийная ячейка « входа / выхода » МБК включа - ет в себя контактную площадку раз - мером 100×100 мкм , элементы систе - мы защиты от электростатического напряжения , входные каскады , вклю - чая триггер Шмитта с управляемым гистерезисом , выходные транзисто - ры с управляемыми значениями тока нагрузки от 2 до 20 мА и длительности фронта от 0,5 до 1,5 нс . Для каждого типа микросхемы формируется уникальный шаблон металлизации , с помощью которого выполняется изготовление данной микросхемы с использованием пла - стин МБК 1- го или 2- го типа . Такой способ является достаточно простым и наиболее надёжным . Оценка экономической эффективности универсализации микросхем логики Переход с проектных норм от > 1000 нм на 180 нм позволит в разы увеличить число кристаллов на пла - стине . Повышение серийности при - ведёт к росту коэффициента выхода годных и универсализации процессов функционального контроля и сборки Таблица 2. Основные технические характеристики МБК Тип МБК Объём поля МБК , не менее , условных вентилей Площадь кристалла , мм Количество внешних выводов , шт . Тип корпуса Диапазон напряжения питания , В Масса микросхемы , не более , г МБК Тип 1 3000 1,5×1,65 14 401,14 4,5...5,5 0,6 МБК Тип 2 5000 1,65×1,65 16 402,16 1,6 Рис . 4. Структурная схема МБК