CMOS暴件 CMOS件的等比倒缩放 ◆CMOS器件不受速度一功耗乘积限制!!! ◆CMOS等比例缩放( Full Scaling) ●1975年CMOS器件门延迟为50ns:10年后,1985年则 ●CMOS半导体器件的重要特点 减少到5ns,其改善速度大大高于双极半导体 ●线路尺寸和电压成比例地减小,电路特性不变 ●CMOS器件是压控器件,只有在开关状态时,CMOS ◆线宽大小代表了工艺水平 器件才消耗功率 ●提高密度:线宽减小,面积减少,管子数二次方增加 ●降低功耗:电压线性降低,功耗二次方减少 ●提高性能:导通电阻不变,载流子传输距离缩短,电 路速度线性增加(电容减少,阻容积减少) 一般化缩放 快速逻辑电路 Full scaling不现实。实际电压不如尺寸减小快 ◆改进措施 ●工艺0.5um0.1um,电压从5V→1.5V ●大规模通用最件 ●保持与现有器件的电平兼容 些本征器件电压是材料参数 减少能宽 ◆ General Scaling:工艺尺寸和电压独立缩放 ●低电压、低摆幅(如 Laptop) ●提高密度:管子数增加S2倍 ◆追求境界 ●提高性能:电路速度增加S倍 ●更大 功耗减少:电压下降,功耗减少U倍 更快 冷 CMOS与 LVCMOS电平 2.5 Bipolar logic ◆DTL与非门 ● nput stage:“绕与” VuO.7V 中间级:电平转移 ● Output stage:驱动级 5V CMOS Families 5V CMOS Families 1. 8V CMOS Families ●三个基本单元:输入,输出,中间级 77 CMOS器件 ‹ CMOS器件不受速度—功耗乘积限制！！！ z 1975年CMOS器件门延迟为50ns；10年后，1985年则 减少到5ns，其改善速度大大高于双极半导体 z CMOS器件是压控器件，只有在开关状态时，CMOS 器件才消耗功率 CMOS器件的等比例缩放 ‹ CMOS等比例缩放(Full Scaling) z CMOS半导体器件的重要特点 z 线路尺寸和电压成比例地减小，电路特性不变 ‹ 线宽大小代表了工艺水平 z 提高密度：线宽减小，面积减少，管子数二次方增加 z 降低功耗：电压线性降低，功耗二次方减少 z 提高性能：导通电阻不变，载流子传输距离缩短，电 路速度线性增加(电容减少，阻容积减少) 一般化缩放 ‹ Full Scaling不现实。实际电压不如尺寸减小快 z 工艺0.5umÆ0.1um，电压从5VÆ1.5V z 保持与现有器件的电平兼容 z 一些本征器件电压是材料参数 ‹ General Scaling：工艺尺寸和电压独立缩放 z 提高密度：管子数增加S2倍 z 提高性能：电路速度增加S倍 z 功耗减少：电压下降，功耗减少U2倍 快速逻辑电路 ‹ 改进措施 z 大规模通用器件 ASIC z 减少线宽 z 低电压、低摆幅(如Laptop) ‹ 追求境界 z 更大 z 更快 z 更冷 CMOS与LVCMOS电平 2.5V VT1.2V VOH2.0V VOL0.4V VIH1.7V VIL0.7V 2.5V CMOS Families 5V VT2.5V VOH4.4V VOL0.5V VIH3.5V VIL1.5V 5V CMOS Families 1.8V CMOS Families 1.8V VT0.9V VOH1.45V VOL0.45V VIH1.2V VIL0.65V 2.5 Bipolar Logic ‹ DTL与非门 zInput stage：“线与” z中间级：电平转移 zOutput stage：驱动级 z三个基本单元：输入，输出，中间级 b A F VCC Rc Rb B C