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超大规模集成电路:系统和电路的设计原理摘要

超大规模集成电路:系统和电路的设计原理摘要

《超大规模集成电路:系统和电路的设计原理》系统地介绍了超大规模集成电路专用芯片的设计原理。主要内容包括:VLSI基础,包括器件原理、工艺过程、电路抽象、版图设计等内容;微系统设计,包括IP与SOC、测试与可测试性设计、微处理器设计等内容。 2100433B

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超大规模集成电路:系统和电路的设计原理造价信息

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高压喷药系统

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高压喷药系统

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高压喷药系统

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高压喷药系统

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高压喷药系统

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集成电路在线测试系统

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集成电路测试仪

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集成电路测试仪

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  • 4台
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  • 2015-08-05
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超大规模集成电路:系统和电路的设计原理引简介

《超大规模集成电路:系统和电路的设计原理》是由西北工业大学计算机学院教授高德远、樊晓桠、张盛兵等编著的面向计算机专业和微电子专业本科生和研究生的大学VSIL课程教材。该书系统地介绍了超大规模集成电路专用芯片的设计原理。

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超大规模集成电路:系统和电路的设计原理摘要常见问题

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超大规模集成电路:系统和电路的设计原理摘要文献

超大规模集成电路的可制造性设计 超大规模集成电路的可制造性设计

超大规模集成电路的可制造性设计

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大小:770KB

页数: 5页

以Synopsys推出的TCAD软件TSUPREM-Ⅳ和Medici为蓝本,结合100nm栅长PMOSFET的可制造性联机仿真与优化实例,阐述了超大规模集成电路DFM阶段所进行的工艺级、器件物理特性级优化及工艺参数的提取。

超大规模集成电路可靠性设计与测试技术的新进展 超大规模集成电路可靠性设计与测试技术的新进展

超大规模集成电路可靠性设计与测试技术的新进展

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页数: 3页

随着芯片制造工艺的不断发展,超大规模集成电路集成度不断提高,体积不断缩小.纳米工艺一方面带来产品规模、产品性能的提升,另一方面带来了产品可靠性,不可信制造和测试效率、测试覆盖率等诸多问题.为应对这些问题,设计工程师和测试工程师研发了很多新的方法,分析了超大规模集成电路在可靠性设计和测试技术发展的最新进展,最后指出了VLSI可靠性设计和测试技术的发展方向.

超大规模集成电路分类

集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路等。

小规模集成电路于1960年出现,在一块硅片上包含10-100个元件或1-10个逻辑门。如 逻辑门和触发器等。如果用小规模数字集成电路(SSI)进行设计组合逻辑电路时,是以门电路作为电路的基本单元,所以逻辑函数的化简应使使用的门电路的数目最少,而且门的输入端数目也最少。

中规模集成电路(Medium Scale Integration:MSI)

1966年出现,在一块硅片上包含100-1000个元件或10-100个逻辑门。如 :集成计时器,寄存器,译码器等。

如果选用中规模集成电路(MSI)设计组合逻辑电路时,则以所用集成电路个数最少,品种最少,同时集成电路间的连线也最少。这往往需将逻辑函数表达式变换成选用电路所要求的表达形式,有时可直接用标准范式。

MSI中规模组合逻辑器件功能虽然比小规模集成电路SSI强,但也不像大规模集成电路LSI那样功能专一化,这些器件产品的品种虽然不少,但也不可能完全符合使用者的要求,这就需要将多片级联以扩展其功能,而且还可以用一些标准的中规模继承组件来实现其它一些组合逻辑电路的设计。用中规模集成组件来进行组合逻辑电路设计时,其方法是选择合适的MSI后,将实际问题转化后的逻辑表达式变换为响应的MSI的表达形式。用MSI设计的组合逻辑电路与用门电路设计的组合逻辑电路相比,不仅体积小,重量较轻,而且提高了工作的可靠性。

中规模数据选择起的级联可扩展其选择数据的路数,其功能扩展不仅可用于组合逻辑电路,而且还可用于时序逻辑电路。在组合逻辑电路中主要有以下应用:

(1)级联扩展,以增加选择的路数、位数,可实现由多位到多位的数据传送;

(2)作逻辑函数发生器,用以实现任意组合逻辑电路的设计。

大规模集成电路(Large Scale Integrated circuits:LSI)

1970年出现,在一块硅片上包含103-105个元件或100-10000个逻辑门。如 :半导体存储器,某些计算机外设。628512,628128(128K)最大容量1G。

超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated circuits:VLSI)

在一块芯片上集成的元件数超过10万个,或门电路数超过万门的集成电路,称为超大规模集成电路。超大规模集成电路是20世纪70年代后期研制成功的,主要用于制造存储器和微处理机。64k位随机存取存储器是第一代超大规模集成电路,大约包含15万个元件,线宽为3微米。

超大规模集成电路的集成度已达到600万个晶体管,线宽达到0.3微米。用超大规模集成电路制造的电子设备,体积小、重量轻、功耗低、可靠性高。利用超大规模集成电路技术可以将一个电子分系统乃至整个电子系统“集成”在一块芯片上,完成信息采集、处理、存储等多种功能。例如,可以将整个386微处理机电路集成在一块芯片上,集成度达250万个晶体管。超大规模集成电路研制成功,是微电子技术的一次飞跃,大大推动了电子技术的进步,从而带动了军事技术和民用技术的发展。超大规模集成电路已成为衡量一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志,也是世界主要工业国家,特别是美国和日本竞争最激烈的一个领域。

特大规模集成电路(Ultra Large-Scale Integration:ULSI)

1993年随着集成了1000万个晶体管的16M FLASH和256M DRAM的研制成功,进入了特大规模集成电路ULSI (Ultra Large-Scale Integration)时代。特大规模集成电路的集成组件数在107~109个之间。

ULSI电路集成度的迅速增长主要取决于以下两个因素:一是晶体生长技术已达到极高的水平;二是制造设备不断完善,加工精度、自动化程度和可靠性的提高已使器件尺寸进入深亚微米级领域。硅单晶制备技术可使晶体径向参数均匀,体内微缺陷减少,0.1~0.3um大小的缺陷平均可以少于0.05个/平方厘米。对电路加工过程中诱生的缺陷理论模型也有了较为完整的认识,由此发展了一整套晶体的加工工艺。生产电路用的硅片直径的不断增大,导致生产效率大幅度提高,硅片的直径尺寸已达到12英寸。微缺陷的减少使芯片成品率增加,0.02个/平方厘米缺陷的硅片可使256MB DRAM的成品率达到80~90%。

巨大规模集成电路(Giga Scale Integration:GSI)

1994年由于集成1亿个元件的1G DRAM的研制成功,进入巨大规模集成电路GSI(Giga Scale Integration)时代。巨大规模集成电路的集成组件数在109以上。

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基于PXI和GPIB总线电路测试系统的开发与设计

引言

传统的电路性能检测采用人工检测来检定电路是否合格,主要存在以下弊端:第一,在测试过程中频繁地更换仪器和被测对象的连线,操作仪器不断地完成整个测试过程,后续还需要人工进行数据统计分析和编写检测报告等工作,耗费大量的时间,不能适应部队武器装备的快速化保障需求;第二,这种传统检测方法不具备自动化操作,在测试过程中对测试人员的依赖性较强,要求测试人员熟练掌握测试流程,而且在测试和后续数据处理过程中难免引入人为误差;第三,由于电路通常都需要完成多个项目的测试,测试过程极其繁琐和枯燥,劳动强度大,而且频繁操作和误操作容易损坏贵重仪器。

自动化测试系统(automatic test system,ATS)是指:测试仪器在计算机的控制下,向被测对象按照一定的时序和顺序提供激励,同时对被测对象在该激励下的响应进行测量的系统。 GPIB,VXI,是目前自动测试系统较常用标准总线,这几种总线构建的测试平台比较如表1所示。1980年代VXI的出现,将高阶量测与测试应用的设备带进了模块化的阶段。VXI的价格较高,随着技术发展,PXI延续模块化的精神,以较紧实的架构设计、较快的总线速度,以及较低的价格,提供量测与测试设备一个新的选择。GPIB是控制器和可编程仪器之间通信的一种总线协议,也称为IEEE2488标准,因其使用简单、传输速率高而被广泛应用,随着 IEEE488标准的完善,传输速率的提高以及带GPIB接口的仪器成本不断下降。PXI和GPIB为目前工业上普遍采用的测试总线,其性能稳定、操作方便、组建灵活、设备利用率高、价格低廉,适合于组建性价比高的自动测试系统。另外,虚拟仪器技术的飞速发展和不断完善,LabVIEW软件平台的图形化操作界面,都非常有利于工程师们迅速的掌握设计编程方法,又好又快地完成项目任务,因此虚拟仪器技术在工业测量领域也得到了广泛的应用。

因此本文提出了基于LabVIEW平台的PXI加GPIB总线的测试系统。

GPIB总线的自动测试系统的设计思想,即借助LabVIEW开发平台,采用虚拟仪器的软件设计方法,通过GPIB总线接口和相应的控制电路,实现工控机对各种测试仪器的实时控制,完成对被测电路各项性能指标的自动化测试,并充分发挥工控机自动分析和处理数据的能力,最后将数据以电子文档形式保存后生成测试报表打印出来。

1 测试系统方案设计

1.1 总体框架设计

该测试系统在硬件设计上采用PXI和GPIB总线接口、数据采集卡和相应的继电器控制电路,实现工控机对各种测试仪器的实时控制。在软件设计上通过 LabVIEW开发平台,采用虚拟仪器的软件设计方法,将工控机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体,并通过软件实现对数据的分析、显示以及存储,解决了在LabVIEW中实现数据库管理的技术问题。

测试过程要以自动测试的方式完成。

自动测试主要采用NI公司的相关PXI板卡在默认设置状态下完成检测工作,设计思路是通过数字I/O口控制继电器的打开和闭合来控制测试设备的连接。等所需的测试项目连接好后,再通过LabVIEW的编写的数据采集处理程序获得测量数据,在显示界面显示测量结果,便于用户分析处理,得出相应的结论,最后把测量结果保存在数据库中,便于以后调出来进行分析和写测试报告。

1.2 信号调理单元设计

被测电路中有多路差分输入信号,使用信号源产生模拟信号时,需要进行差分转换,差分转换电路如图1所示。

分析如下:

经过实践验证该电路方案是可行的。

1.3 测控设备硬件

自动测试主要使用的设备是NI公司的PXI设备,采用PXI-1042机箱和PXI-8196控制器实现测量控制。PXI-8196控制器为2.O GHz Intel Pentium M760处理器的控制器,具备双信道DDR2内存,最大内存容量为2 GB,集成4个USB 2.0连接端口、一个GPIB接口,以及串行端口和并行端口,预装Microsoft WindowsXP Professional操作系统,用于需要大量分析工作或系统开发的应用环境,例如ATE、军事/航天、通信、工业及消费电器应用。数据采集卡选用NI 公司的PXI-6259数据采集模块,该数据采集卡有16位1 MS/s(多通道),1.25 MS/s(单通道),32 SE/16 DI,48路数字I/O定时硬件(≥10 MHz),TTL电平,4路16位模拟输出(2.8 MS/s),输出范围-10~+10 V。任意波形发生器选用NI公司的PXI-5412,能提供-6~+6 V信号,给被测试的各个信号通道提供正弦、方波等信号。PXI-5152有2个单端输入的通道,每个通道具有1 GS/s实时采样率。动态信号分析仪选用NI公司的PXI-4461,具有2个差分输通道,2个模拟输入通道;通道的实时采样率是204. 8 KS/s,应用该卡制作一个通用的动态信号分析仪界面,用以实现手动测量。

2 测试系统软件设计

2.1 测控软件设计工具

该系统的测控软件系统是在Visual Basic和LabVIEW软件开发平台开发的,测量的结果数据保存在SQL数据库中。其软件体系构如图2所示。

在PXI测控计算机中,利用LabVIEW和NI公司的各种数据采集处理模块对被测电路的进行测量;利用GPIB接口与各台式仪表通信,可以获得自动或手动的测量结果;利用ADO接口访问网络数据库,把各种用户需要的数据在测量过程中不断地提交给数据库,便于后续的测试信息管理工作。值得一提的是,各测量仪器操作能否实现同步,仪器收发命令、读/写数据和执行指令的先后顺序和时间能否协调,将直接影响到系统的可靠性、测试数据的实时性和测试系统的效率。系统同步该系统中主要由软件实现,根据用户的服务要求和仪器特性设计适当的程序流程。

为了实现程序的通用性,选用Visual Basic/SQL作为测试程序与数据库之间进行数据交换的工具把测量数据和测试流程分开,测试流程的任务就是根据测试需求读取配置数据库的数据,配置测试仪器,进行相应地数据采集、分析计算,并把结果写回到测试结果数据库中。在计算机中,安装了数据库,另外还附加了数据管理查询软件,以及提供给用户安装其他软件的选择。这样,PXI测控计算机不会因为需要数据库管理而占用资源;另外当没有启用PXI测控计算机时,只启用了通用计算机,也可以对已经测量板卡的数据进行整理分析,Visual Basic可以更好地与SQL数据库进行对接,对用户的数据库进行查询,管理等操作,在计算机中应用Visual Basic编写了方便用户对数据进行访问的数据管理查询软件。

2.2 测控软件结构设计

系统的测控软件是运行在PXI测控计算机上的软件,其主要软件层次框图如图3所示。软件采用层次结构,在实现功能测试的同时,还具有数据存储、查询回放功能,具有良好的实用性和操作性。

3 结语

该课题的研究和开发,对电路的检测具有重要意义。首先,采用自动化测试系统大大提高了测试效率,节省了宝贵的时间,能够适应信息化条件下装备快速化保障的需要;其次,把测试人员从繁琐的检测任务中解放出来,减轻了劳动强度,大大节省了人力消耗;最后,整个测试系统一次性连接好后不需要人为干预,只需在电脑上选择测试的项目和填写一些基本数据即可开始检测,非专业人员也可完成测试过程,基本上排除了人为误操作产生的差错,提高测试结果的可信度,保证了系统的安全使用。

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射频电路设计原理内容简介

本书系统地介绍了射频集成电路与系统的基本设计原理、设计思路和实际应用。全书分为射频微波的基础知识、射频电路系统中常用模块的设计和实际应用中需要考虑的问题三个部分。主要包括RF分布参数与集总参数模型、品质因数、4种滤波器的设计、传输线理论、S参数、阻抗匹配网络、Smith圆图、信号流图、梅森公式、转换功率增益、小信号放大器的设计、功率分配器和功率合成器以及功率耦合器的相关理论、PIN二极管和开关基本原理、功率放大器的应用、电磁兼容理论和应用等内容。

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