Главная
Новости рынка
Рубрикатор



Архив новостей -->



 



   

Б. Малашевич, Д. Малашевич

Отечественные ИС стандартной логики. Серия 5514

История развития микроэлектроники началась с создания интегральных схем низкой, а затем средней степени интеграции. Каждая такая ИС представляет собой простейший функциональный кирпичик, реализующий одну или несколько простых логических функций. Из этих кирпичиков затем строится любой сложности устройство или система. Появление БИС и СБИС обеспечило возможность реализации в одной микросхеме более сложных устройств, вплоть до однокристальной реализации конечной системы. Но как в архитектуре крупнопанельное строительство не исключило применение кирпича, так и в аппаратостроении БИС и СБИС не исключили применения ИС. Уникальное здание или система, сделанные с применением кирпичей, как правило, значительно рациональнее и красивее, чем сделанное только из крупных стандартных блоков. Поэтому ИС низкой и средней интеграции по-прежнему пользуются спросом у потребителя.

Выпустив на рынок два новых семейства быстродействующих КМОП логических ИС 5514БЦ1 Tz-xxx и 5514bl_l2Tz-xxx, объединенных в одной серии ИС 5514, АНГСТРЕМ присоединился к группе ведущих поставщиков всемирно известных ИС типа 54(74)НС и 54(74)АС. Микросхемы серии 5514 предлагаются также в качестве замены и в развитие ранее выпускавшихся в стране ИС серий 1564 и 1554.

Технология создания

Интегральные схемы серии 5514 строятся на основе типовых базовых матричных кристаллов (БМК). ИС 5514БЦ1Тг-ххх построены на основе базового кристалла БЦ1, ИС 5514БЦ2Тг-ххх - на основе базового кристалла БЦ2. Это обеспечивает им ряд качеств, ценных и для производителя, и для потребителя, в том числе:

  • предельно сокращается (до 1-1,5 месяца) длительность цикла "заказ-поставка" и стоимость разработки при создании новых ИС;
  • обеспечивается экономическая возможность разработки новых ИС при их относительно невысокой потребности, что характерно в настоящее время для ИС стандартной логики;
  • исключается необходимость в длительной и дорогостоящей процедуре аттестации каждой ИС на устойчивость к внешним воздействиям: достаточно аттестовать базовый кристалл.

Технология БМК разбивает процессы разработки и производства ИС на две неравные части:

  • разработка и изготовление БМК (наиболее длительные и дорогостоящие этапы);
  • разработка и изготовление ИС на основе БМК (более короткие и недорогие этапы).

При разработке БМК формируется библиотека стандартных элементов (логических, аналоговых, ввода/вывода и т.п.), необходимых для построения ИС определенного класса. Библиотечные элементы определенным образом распределяются по поверхности кристалла. Выполняется полный цикл проектирования ИС, кроме межсоединений элементов верхними слоями металлизации. На основе полученного таким образом БМК выполняются тестовые ИС, используемые для аттестации БМК по всем необходимым параметрам и характеристикам, включая устойчивость к различным внешним воздействиям. При разработке заказанной ИС остается только сформировать электрическую схему и топологию соединений библиотечных элементов верхними слоями металлизации кристалла в соответствии с функциями заказанной ИС.

Производство таких ИС выполняется в два этапа:

  • Первоначально изготавливаются полуфабрикаты — кремниевые пластины со сформированными полупроводниковыми структурами библиотечных элементов. Этот самый сложный, длительный и дорогостоящий этап выполняется на большой партии пластин по технологии массового производства. В результате обеспечивается максимальное качество и минимальная стоимость продукции. Готовые пластины отправляются на хранение и ожидают заказа.
  • На втором этапе производится изготовление определенной ИС. Берется соответствующее число подготовленных пластин и на их поверхности формируются два верхних слоя металлизации, соединяющие ранее изготовленные библиотечные элементы в соответствии со схемой изготавливаемой ИС. Процесс завершается стандартными процедурами корпусирования и проверок ИС.

БМК производятся на кремниевых пластинах диаметром 150 мм по КМОП-технологии с кремниевыми затворами и двухуровневой коммутацией из сплавов алюминия. Конструкция библиотечных элементов и технология производства обеспечивают высокую устойчивость ИС к внешним воздействиям.

Обозначение ИС

В обозначении ИС закодирована определенная информация:

  • цифра после букв "БЦ" — тип базового матричного кристалла;
  • буква "Т" и цифра за ней — тип корпуса (рис. 1);
  • цифры после дефиса — функция ИС по принятой в международной практике системе для микросхем стандартной логики, в том числе, для серий 54(74)АС/54(74)НС;
  • наличие буквы в символах после дефиса означает, что ИС является оригинальной, не имеющей точного функционального аналога в сериях 54(74)АС/ 54(74)НС, или отличие от него в организации и (или) характеристиках входов/выходов. Причем буква "Т" означает совместимость по всем или части входов с ТТЛ-приборами.

Корпуса ИС серии 5514
Рисунок 1. Корпуса ИС серии 5514

Конструкция

Микросхемы серии 5514 выпускаются, в зависимости от их функционального назначения, в 14-, 16- и 20-выводных (2 вида) металлокерамических корпусах типа 401.14, 402.16, 4153.20 и 4157.2О (рис. 1), а также в пластмассовых корпусах типа DIP. По заказу, при достаточно большой партии, ИС могут поставляться в пластмассовых корпусах типа DIP и в иных конструктивных исполнениях. ИС серии 5514 устойчивы к механическим и климатическим воздействиям, в том числе:

  • пониженной рабочей/предельной температуре — -60/-60°С,
  • повышенной рабочей/предельной температуре — +125/+150°С.

Особенности

От серий 54(74)АС/54(74)НС (1554/ 1564) предлагаемые ИС отличаются:

  • быстродействием. ИС 5514BI41Tz-xxx превосходят зарубежные и отечественные аналоги, ИС 5514BI42Tz-xxx не уступают им;
  • более высокой нагрузочной способностью. ИС 5514БЦ1Тг-ххх превосходят зарубежные и отечественные аналоги, ИС 5514BI42Tz-xxx не уступают им;
  • возможностью внутреннего согласования заданных входов ИС с ТТЛ-уровнями входных сигналов;
  • возможностью реализации заданных входов ИС с триггером Шмитта;
  • возможностью реализации заданных входов и выходов ИС с высокоомной триггерной петлей;
  • возможностью реализации заданных входов И С без "диода на шину питания".

При заказе новых ИС потребитель может использовать эти дополнительные свойства в различных сочетаниях. Возможность внутреннего (без дополнительных внешних элементов) согласования по уровням входных сигналов ИС серии 5514 с ТТЛ-приборами обеспечивает их совместное применение в аппаратуре. Новые ИС могут, по желанию заказчика, либо полностью, либо по части входов соответствовать микросхемам серий 54(74)НСТ/54(74)АСТ (1594/ 5564).

При наличии на входе ИС триггера Шмитта существенно повышается помехоустойчивость, что важно при приеме управляющего сигнала, поступающего с длинной линии.

Высокоомная триггерная петля, подключенная внутри ИС ко входу или к мощному выходу с третьим состоянием, позволяет поддерживать шину (магистраль), подключенную к этим элементам, в предыдущем квазиактивном состоянии. При этом обмен по шине производится в штатном режиме. Такое решение, когда все управляющие шиной выходы находятся в состоянии высокого импеданса, снимает проблему с появлением на ней лишних импульсов из-за внешних наводок.

Отключение "диода на шину питания", обычно присутствующего на входах КМОП ИС, позволяет использовать данный вход (входы) в режиме преобразования уровней для понижения напряжения питания и амплитуды выходных сигналов для группы ИС (рис. 2). При этом устойчивость ИС к воздействию зарядов статического электричества не снижается.

ИС в режиме преобразования уровней
Рисунок 2. ИС в режиме преобразования уровней

Отключение диода особо ценно в высоконадежных системах с холодным резервом каналов. При наличии диодов для исключения попадания питающих напряжений на выключенный канал через входные цепи необходима дополнительная коммутация этих цепей. Отключение "диода на шину питания" исключает необходимость такой коммутации: для установки режимов активной работы канала или холодного резерва достаточно только соответственно включить или выключить питание канала.

Опыт приема и выполнения заказов показал, что на указанном БМК реализуются блоки компараторов напряжения с чувствительностью не хуже 50 мВ и временем реакции не более 10 нс. Такие блоки вместе со стандартными логическими элементами могут упростить разработку аппаратуры с не очень жесткими требованиями к обработке аналоговых сигналов.

Основные характеристики

Основные электрические характеристики ИС серии 5514 приведены в табл. 1.

Высокие нагрузочная способность, быстродействие (до 90 МГц по внутреннему D-триггеру) и помехоустойчивость, широкий диапазон питания и температуры окружающей среды позволяют использовать эти микросхемы в самой разнообразной аппаратуре. А высокая устойчивость к воздействию статического электричества (СЭ) практически снимает ограничения по защите от СЭ как в производстве, так и при эксплуатации аппаратуры.

Зависимость сопротивления триггер-ной петли от температуры окружающей среды приведена на рис. 3 и 4.

Сопротивление триггерной петли при хранении лог. О
Рисунок 3. Сопротивление триггерной петли при хранении лог. "О"

Сопротивление триггерной петли при хранении лог. 1
Рисунок 4. Сопротивление триггерной петли при хранении лог. "1"

Достаточно высокая степень интеграции позволяет в одной ИС серии 5514 реализовать относительно сложные логические функции, необходимые потребителю, что приводит к прямому повышению надежности аппаратуры, её экономических, производственных и эксплуатационных характеристик.

Состав серий

Состав серии 5514:

  • полные аналоги ИС серии 54(74)АС/ 54(74)НС (1554/1564);
  • новые ИС, не имеющие аналогов в сериях 54(74)АС/54(74)НС (1554/ 1564). В настоящее время номенклатуру серии 5514 составляют 27 ИС5514БЦ1 (табл. 2) и 38 ИС 5514БЦ2 (табл. 3). Состав серии растет в соответствии с заявками потребителей.

Таблица 2. Состав ИС 5514БЦ1Тх-ххх

ИС Функция Корпус
5514БЦ1Т1-00 4 логических элемента "2И-НЕ" 401.14-5
5514БЦ1Т1-02 4 логических элемента "2ИЛИ-НЕ" 401.14-5
5514БЦ1Т1-11 3 логических элемента "ЗИ" 401.14-5
5514БЦ1Т1-14 6 независимых триггеров Шмитта с инверсией на выходе 401.14-5
5514БЦ1Т1-20 2 логических элемента "4И-НЕ" 401.14-5
5514БЦ1Т1-74 2 триггера с однофазным приемом информации и с независимой установкой в состояние логического "0" и логической "1" 401.14-5
5514БЦ1Т1-132 4 независимых элемента "2И-НЕ" со входами на триггерах Шмитта 401.14-5
5514БЦ1Т2-138 Дешифратор-демультиплексор 3—>8 с инверсией на выходе 402.16-33
5514БЦ1Т1-164 8-разрядный последовательный сдвиговый регистр 401.14-5
5514БЦ2Т2-193 Четырехразрядный двоичный реверсивный счетчик 402.16-33
5514БЦ1Т2-237 Дешифратор-демультиплексор 1—>8 с адресной защелкой 402.16-33
5514БЦ1ТЗ-240
5514БЦ1Т4-240
2 4-разрядных формирователя стремя состояниями и инверсией на выходе 4153.20-3
4157ю.20-А
5514БЦ1ТЗ-241
5514БЦ1Т4-241
2 4-разрядных формирователя стремя состояниями и инверсией на выходе 4153.20-3
4157ю.20-А
5514БЦ1ТЗ-245
5514БЦ1Т4-245
8-канальный двунаправленный формирователь с тремя состояниями на выходе 4153.20-3
4157ю.20-А
5514БЦ1Т2-253 2 селектора-мультиплексора 4—>1 стремя состояниями на выходе 402.16-33
5514БЦ1Т2-257 4 селектора-мультиплексора 2—>1 стремя состояниями на выходе 402.16-33
5514БЦ1Т2-368 2 группы логических элементов "НЕ" с раздельной установкой в третье состояние на выходах 402.16-33
5514БЦ1ТЗ-374
5514БЦ1Т4-374
8-разрядный регистр, управляемый по фронту, с параллельным вводом/выводом данных, с выходами на три состояния 4153.20-3
4157ю.20-А
5514БЦ1Т2-395 4-разрядный сдвиговый регистр, имеющий вход параллельной записи, выходы на три состояния и дополнительный выход последнего разряда 402.16-33
5514БЦ1ТЗ-573
5514БЦ1Т4-573
8-разрядный параллельный регистр с тремя состояниями на выходах 4153.20-3
4157ю.20-А
5514БЦ1Т2-9А1 Мажоритарный двунаправленный магистральный элемент "2 из 3" с тремя состояниями на выходах. 4 входа без "диодов на шину питания" 402.16-33
5514БЦ1Т2-9А2 Мажоритарный двунаправленный магистральный элемент "2 из 3" с тремя состояниями и наличием высокоомной "триггерной петли" на выходах (вместо Z сохраняется предыдущее состояние выхода). 4 входа без "диодов на шину питания" 402.16-33
5514БЦ1ТЗ-9АЗ
5514БЦ1Т4-9АЗ
4 мажоритарных логических элемента "2 из 3" с тремя состояниями на выходе и с возможностью блокирования двух каналов. 8 входов без "диодов на шину питания" 4153.20-3
4157ю.20-А
5514БЦ1ТЗ-9А4
5514БЦ1Т4-9А4
4 мажоритарных логических элемента "2 из 3" стремя состояниями, с высокоомной "триггерной петлёй" на выходах (вместо Z сохраняется предыдущее состояние выхода) и с возможностью блокирования двух каналов. 8 входов без "диодов на шину питания" 4153.20-3
4157ю.20-А
5514БЦ1ТЗ-9А5
5514БЦ1Т4-9А5
4 и 2 буферных элемента с раздельным управлением третьим состоянием на выходе. Входы с триггером Шмитта без диодов на шину питания 4153.20-3
4157ю.20-А
5514БЦ1Т1-9Т6 Частотно-фазовый дискриминатор, согласованный по уровням входных сигналов с ТТЛ-приборами 401.14-5
401.14-5
5514БЦ1ТЗ-9А7
5514БЦ1Т4-9А7
8-канальный двунаправленный формирователь с тремя состояниями на выходе и высокоомной "триггерной петлей" на входах/выходах (функциональный аналог 5514БЦ1Т3-245) 4153.20-3
4157ю.20-А


Разработка и производство ИС в АНГСТРЕМ основаны на:

  • современных системах схемотехнического, топологического и технологического автоматического проектирования;
  • стандартных технологиях производства и верификации проектов;
  • аттестации предприятия на соответствие требованиям ISO 9001. Это позволяет фирме АНГСТРЕМ обеспечивать:
  • поставки ИС со склада готовой продукции по получении заказа;
  • выполнять заказы на изготовление ИС из имеющейся номенклатуры в течение 3 недель по получении заказа;
  • сократить цикл "заказ-поставка" первых образцов вновь разрабатываемых ИС до 1 -1,5 месяцев.

Таким образом, потребителю гарантируется возможность оперативно осуществлять заказы на поставку, а при необходимости — на разработку отвечающих современным требованиям ИС стандартной логики, как оригинальных, так и имеющих аналоги в сериях 54(74)АС/54(74)НС (1554/1564).






Реклама на сайте
тел.: +7 (495) 514 4110. e-mail:admin@eust.ru
1998-2014 ООО Рынок микроэлектроники