Основы проектирования субмикронных микросхем

ÃËÀÂÀ 4ÑÕÅÌÎÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÈÅ ÐÅØÅÍÈß ÖÈÔÐÎÂÛÕ ÊÌÎÏ-ÌÈÊÐÎÑÕÅÌ4.1. Базовые логические элементы цифровых КМОП-микросхемНизкая статическая мощность потребления, высокая помехозащищенность и плот-ность упаковки сделали комплементарную МОП-схемотехнику преобладающей в цифровых микросхемах. Однако быстродействие КМОП-схем все же ниже, чем у биполярных, а площадь, занимаемая на кристалле сложными ЛЭ, достаточно большая в сравнении с ЛЭ на МОП-транзисторах одного типа проводимости. Из-вестны два основных подхода к повышению как быстродействия, так и плотности упаковки КМОП-микросхем [1].Первый подход связан с разработкой новых технологий с масштабным умень-шением линейных размеров компонентов микросхем и определяется уровнем тех-нологического оборудования и материалов. Более подробно состояние проблемы и перспективы этих высоких технологий будут рассмотрены в заключительной главе этой книги.Второй подход связан с разработкой новых схемотехнических решений КМОП-микросхем, важнейшие из которых рассматриваются ниже, и является более при-влекательным по следующим причинам:а) в сложных СБИС к различным функциональным блокам могут предъявлять-ся различные требования. Например, для арифметических и управляющих устройств необходимо точное обеспечение временных соотношений, в то время как для регистровых устройств микросхем необходима высокая плот-ность упаковки. Поэтому использование различных типов схем ЛЭ позволяет достичь более высоких характеристик цифровых микросхем;б) использование новых схемотехнических решений позволяет достичь более высокой плотности упаковки и быстродействия и расширить область при-менения КМОП-схем.4.1.1. Статические КМОП ЛЭВ этом разделе мы рассмотрим как классический ЛЭ, так и некоторые наиболее широко используемые модификации ЛЭ. Статические КМОП ЛЭ со стандартной структурой. Основу стандартных статических КМОП ЛЭ образует электрическая схема, приведенная на рис. 4.1а, содержащая два МОП-транзистора разного типа проводимости и выполняющая функцию инверс...