晶體管陣列及其邏輯設(shè)計(jì)方案應(yīng)用

晶體管規(guī)則陣列設(shè)計(jì)技術(shù)

VLSIC是高度復(fù)雜的集成系統(tǒng)，為保證設(shè)計(jì)的正確性并且降低設(shè)計(jì)難度，提高設(shè)計(jì)效率，避免由于在版圖設(shè)計(jì)過(guò)程中采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)而引入不可靠因素，因此，在VLSI的設(shè)計(jì)技術(shù)中大量地采用規(guī)則結(jié)構(gòu)，晶體管規(guī)則陣列設(shè)計(jì)技術(shù)就是其中之一。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中的基本單元就是MOS晶體管或CMOS晶體管對(duì)。4.1晶體管陣列及其邏輯設(shè)計(jì)應(yīng)用ROM是最常用的晶體管規(guī)則陣列，它以晶體管的有無(wú)來(lái)確定存儲(chǔ)的信號(hào)是“0”或“1”。4.1.1全NMOS結(jié)構(gòu)ROM

動(dòng)態(tài)NMOS或非結(jié)構(gòu)ROM4.1.2ROM版圖1.NMOS或非結(jié)構(gòu)ROM版圖

2.NMOS與非結(jié)構(gòu)ROM版圖

對(duì)于并聯(lián)形式的器件采用不制作或開路的方法去除；對(duì)于串聯(lián)形式的器件采用不制作或短路的方法去除；對(duì)于NMOS管，可以不做柵或漏；對(duì)于NMOS管，采用離子注入的方法可去除：1）并聯(lián)結(jié)構(gòu)，采用提高開啟電壓實(shí)現(xiàn)開路，注入與襯底相同的雜質(zhì)；2）串聯(lián)結(jié)構(gòu)，采用降低開啟電壓到負(fù)向（耗盡）實(shí)現(xiàn)短路，注入與襯底相反的雜質(zhì)。對(duì)器件編程的技術(shù)小結(jié)：例題：按照真值表，用NMOS或非ROM結(jié)構(gòu)電路實(shí)現(xiàn)邏輯。

地址譯碼器（輸入變量組合的枚舉）：4.2MOS晶體管開關(guān)邏輯

MOS開關(guān)晶體管邏輯是建立在“傳輸晶體管”或“傳輸門”基礎(chǔ)上的邏輯結(jié)構(gòu)，所以又稱為傳輸晶體管邏輯。信號(hào)的傳輸是通過(guò)導(dǎo)通的MOS器件，從源傳到漏或從漏傳到源。這時(shí)的信號(hào)接受端的邏輯值將同時(shí)取決于信號(hào)的發(fā)送端和MOS器件柵極的邏輯值。

4.2.1開關(guān)邏輯1.多路轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX

CMOS結(jié)構(gòu)的MUX帶有提升電路的MUX2.MUX邏輯應(yīng)用

在MUX作為選擇開關(guān)的應(yīng)用時(shí)，將B和A當(dāng)作控制信號(hào)，而將C0~C3當(dāng)作數(shù)據(jù)信號(hào)，如果反過(guò)來(lái)，仍是這個(gè)電路結(jié)構(gòu)，將C0~C3當(dāng)作邏輯功能控制信號(hào)，B和A作為邏輯數(shù)據(jù)信號(hào)，我們可以得到一個(gè)非常有趣地邏輯結(jié)構(gòu)。

例2：設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)現(xiàn)四種邏輯操作的電路，其中控制信號(hào)為K1K0，邏輯輸入為A、B，當(dāng)K1K0=00時(shí)，實(shí)現(xiàn)A、B的與非操作；當(dāng)K1K0=01時(shí)，實(shí)現(xiàn)A、B的或非操作；當(dāng)K1K0=10時(shí)，實(shí)現(xiàn)A、B的異或操作；當(dāng)K1K0=11時(shí)，實(shí)現(xiàn)A信號(hào)的倒相操作；

分析：首先，我們可以確定采用四到一MUX能夠?qū)崿F(xiàn)所需的四種邏輯操作，接下來(lái)的任務(wù)是產(chǎn)生所需的四種控制編碼C3~C0，同時(shí)，這四種控制編碼又對(duì)應(yīng)了外部的二位控制信號(hào)K1K0，因此，該邏輯應(yīng)由兩部分組成：編碼產(chǎn)生與控制邏輯和四到一的MUX。

查表4-1可知，當(dāng)實(shí)現(xiàn)A、B與非操作時(shí)，C0~C3為1110；當(dāng)實(shí)現(xiàn)A、B或非操作時(shí)，C0~C3為1000；當(dāng)實(shí)現(xiàn)A、B異或操作時(shí)，C0~C3為0110；當(dāng)實(shí)現(xiàn)A信號(hào)倒相操作時(shí)，C0~C3為1010；A、B與非操作時(shí)，C0~C3為1110；A、B或非操作時(shí)，C0~C3為1000；A、B異或操作時(shí)，C0~C3為0110；A信號(hào)倒相操作時(shí)，C0~C3為1010。4.2.2棒狀圖

4.3PLA及其拓展結(jié)構(gòu)

可編程邏輯陣列PLA也是典型的晶體管規(guī)則陣列結(jié)構(gòu)，它采用兩級(jí)ROM形式構(gòu)造電路，其兩級(jí)ROM陣列分別為“與平面”和“或平面”，這是源于大多數(shù)邏輯表達(dá)式采用“與-或”結(jié)構(gòu)。它不用譯碼電路而直接將輸入變量的原量和非量送入晶體管陣列。

實(shí)際的PLA結(jié)構(gòu)中，“與平面”并不是由“與門”陣列構(gòu)成，同樣的，“或平面”也不是“或門”陣列，其兩個(gè)“平面”的組合是以“或非-或非”或者“與非-與非”，或者其他變形結(jié)構(gòu)的陣列形式出現(xiàn)。

4.3.1“與非-與非”陣列結(jié)構(gòu)4.3.2“或非-或非”陣列結(jié)構(gòu)

當(dāng)用“或非-或非”結(jié)構(gòu)PLA實(shí)現(xiàn)邏輯時(shí)必須輸入取反、輸出取反。

例3：用或非-或非結(jié)構(gòu)的PLA實(shí)現(xiàn)下面的邏輯解：這個(gè)邏輯函數(shù)就是例2描述的邏輯，我們?cè)诶?中采用的是ROM+MUX的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在采用PLA進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先需將函數(shù)化為標(biāo)準(zhǔn)的與-或表達(dá)式：4.3.3多級(jí)門陣列(MGA)

MGA是在PLA基礎(chǔ)上變化而成的多級(jí)門結(jié)構(gòu)，雖然它被稱為門陣列，實(shí)際上它是多級(jí)PLA的組合，一個(gè)最明顯的標(biāo)志是它對(duì)輸入、輸出位置的限制。

因?yàn)樵诿繅KPLA中，“與平面”只能外部輸入，內(nèi)部輸出，“或平面”只能內(nèi)部輸入，外部輸出。

4.4門陣列

門陣列是一種規(guī)則化的版圖結(jié)構(gòu)。門陣列版圖采用行式結(jié)構(gòu)，在單元行內(nèi)規(guī)則的排列著以標(biāo)準(zhǔn)門定義的門單元。嚴(yán)格地講，門陣列不是一個(gè)實(shí)現(xiàn)邏輯的電路結(jié)構(gòu)，它是一種版圖形式。

4.4.1門陣列單元

4.4.2整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

·電源、地線必須用鋁引線，為了使電源和地線通達(dá)各個(gè)單元，它們應(yīng)設(shè)計(jì)成叉指形。電源、地線在各單元行的位置、寬度必須一致。對(duì)于外部的輸入、輸出單元的電源和地線的設(shè)計(jì)采用“回”字型結(jié)構(gòu)，以保證電源和地線能夠通達(dá)到每一個(gè)單元?！げ捎么怪辈季€法，即水平方向用鋁線作為各單元間的互連線。垂直方向用多晶硅條或擴(kuò)散條作為穿越單元行的通信以及鋁引線交叉的通道。由于鋁線與多晶硅條或擴(kuò)散條可以互相跨越，因此它們可以共用同一個(gè)布線通道?！げ捎谩靶惺浇Y(jié)構(gòu)”，即單元行和布線通道間隔排列，這種間隔便于CAD軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布局布線?！?/p>

用掩模版編程的I/OPAD單元或獨(dú)立的I/O單元位于芯片四周。

4.4.3門陣列在VLSI設(shè)計(jì)中的應(yīng)用形式

門陣列是一種規(guī)則陣列形式的版圖，與前面介紹的晶體管規(guī)則陣列所不同的是，在前述的晶體管規(guī)則陣列中，版圖和電路形式是相關(guān)的，運(yùn)用什么樣的版圖必須有配套的電路設(shè)計(jì)方法。門陣列版圖對(duì)電路設(shè)計(jì)沒(méi)有嚴(yán)格的要求，可以完全按照人們習(xí)慣的設(shè)計(jì)方式構(gòu)造電路，不必考慮邏輯的表達(dá)式應(yīng)是什么形式。門陣列在VLSI設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有兩類三種主要的應(yīng)用形式：電路的完全實(shí)現(xiàn)形式，包括固定門陣列和優(yōu)化門陣列；電路的局部實(shí)現(xiàn)形式，即在系統(tǒng)中的某一部分電路采用門陣列結(jié)構(gòu)加以實(shí)現(xiàn)。顯然，在第一類中，VLSIC完全采用門陣列技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，而第二類僅僅在VLSIC中的一部分電路采用了門陣列。1.固定門陣列

固定門陣列采用預(yù)加工技術(shù)，就是說(shuō)，在工廠里預(yù)先就加工了一些規(guī)格化的門陣列母片，這些母片已完成了主要的工藝流程，母片上已沉積了金屬層。所謂固定就是固定大小、固定結(jié)構(gòu)、固定I/O數(shù)量的門陣列。固定大小就是對(duì)某一個(gè)預(yù)先制作的母片，它的門數(shù)是固定的，如500門、1000門、5000門，等等。固定結(jié)構(gòu)就是對(duì)預(yù)先制作的母片，它的結(jié)構(gòu)，如陣列有幾列、每列有幾行、每行的門數(shù)，行間有多少水平布線道、列間有多少豎直布線道、陣列外圍有多少布線道，等等，都是固定的。固定的I/O數(shù)量是指對(duì)預(yù)先制作的母片，它的外圍I/O的數(shù)量、排列方式是固定的，電源、地線的位置也是固定的。2.優(yōu)化門陣列

優(yōu)化門陣列是一種不規(guī)則的門陣列結(jié)構(gòu)，所謂不規(guī)則是指它的單元行的寬度可以不完全相同，即每行的單元數(shù)可以有多有少，布線通道的容量可以不完全相同。

3.局部門陣列

所謂局部門陣列就是將集成電路中的一部分用門陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，顯然，它屬于優(yōu)化門陣列范疇。

4.5晶體管規(guī)則陣列設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用

1.EPLD中的宏單元

EPLD（ErasableProgramableLogicDevices）是目前應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)場(chǎng)編程器件之一。它采用電編寫和電擦除的特殊MOS器件（E2PROM器件）作為晶體管規(guī)則陣列中的單元，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)編程。2.E2PROM晶體管

3.編程的概念

用晶體管規(guī)則陣列設(shè)計(jì)VLSI的過(guò)程，通常就是“編程”的過(guò)程。對(duì)ROM結(jié)構(gòu)，我們通過(guò)一塊摻雜掩膜版編程，如源漏摻雜掩膜版、離子注入掩膜版等。對(duì)開關(guān)晶體管邏輯、PLA及其拓展結(jié)構(gòu)也采用同樣的方法編程。對(duì)門陣列，我們采用金屬掩膜版進(jìn)行編程，等等。

城市中介組織概述1.1相關(guān)概念理解1.2城市中介組織的特征1.3城市中介組織的性質(zhì)1.4城市中介組織的功能1.5城市中介組織的類型1.1相關(guān)概念理解

一、城市的含義城：防御功能市：貿(mào)易、交換功能城市：經(jīng)濟(jì)、政治、文化、信息、人才交流中心1.1相關(guān)概念理解

二、城市中介組織1.中介中：中間介：介質(zhì)①字典中：A.媒介：使雙方發(fā)生關(guān)系的人或事；B.居間的人或物：中間人，調(diào)解人。②哲學(xué)上：黑格爾曾用“中介”表示不同范疇的間接聯(lián)系和對(duì)立范疇之間的一種相互聯(lián)系。③經(jīng)濟(jì)上：說(shuō)和買賣雙方成交的服務(wù)媒介。司馬遷《史記·貨殖列傳》中“駔儈”。許慎《說(shuō)文解字》“駔，會(huì)也。謂合兩家之買賣，如今之度市也”“節(jié)駔儈”調(diào)節(jié)貨物價(jià)格高低的人。2.中介組織中介組織：發(fā)揮中介作用的組織群體。學(xué)者們的共識(shí)：政府和企業(yè)不是社會(huì)中介組織。中介組織是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中政府功能分離出來(lái)的產(chǎn)物。是一切具有中介性，起著橋梁作用的民間自治性的社會(huì)組織。

中介組織是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，通過(guò)不同的社會(huì)利益群體之間的協(xié)商，對(duì)話、談判、調(diào)整，取得相互之間活動(dòng)的配合和協(xié)調(diào)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)不同主體的銜接和聯(lián)系，使之成為一個(gè)和諧整體的非官方或半官方的社會(huì)經(jīng)濟(jì)組織。3.社會(huì)中介組織與城市中介組織社會(huì)中介組織：在政府、企事業(yè)單位和個(gè)人之間起橋梁和紐帶作用，為經(jīng)濟(jì)、社會(huì)活動(dòng)提供服務(wù)的各種組織、機(jī)構(gòu)的總稱。特征：A.區(qū)別于政府和企業(yè)的功能載體，是經(jīng)濟(jì)、社會(huì)主體之間進(jìn)行活動(dòng)的橋梁。B.既不生產(chǎn)商品也不經(jīng)營(yíng)商品只向社會(huì)提供服務(wù)，一般以專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)的較高層次的服務(wù)。城市中介組織：以城市為單位和基礎(chǔ)的，在城市范圍內(nèi)產(chǎn)生并存在的社會(huì)中介組織。即在城市中按一定的法律、法規(guī)、規(guī)章或根據(jù)政府委托，遵循獨(dú)立、公平和公正原則，憑借其特有的社會(huì)服務(wù)、溝通、公證鑒定和監(jiān)督管理等功能，溝通各個(gè)系統(tǒng)之間的利益關(guān)系，為各城市利益相關(guān)人提供各種服務(wù)的社會(huì)自律性組織、機(jī)構(gòu)的總稱。

特點(diǎn)：①非營(yíng)利性②半公半私性③合法性④服務(wù)性三、城市中介組織與政府、企業(yè)的區(qū)別（一）城市中介組織與政府的區(qū)別①可替代性②不具有抽象行政行為③有償性④后果承擔(dān)方式不同（二）城市中介組織與企業(yè)的區(qū)別城市中介組織更關(guān)注相關(guān)群體的利益，企業(yè)更關(guān)注自己的利益，具有明顯的商業(yè)性色彩。1.1.3城市中介組織從業(yè)人員應(yīng)具備的素質(zhì)1）具有寬廣的知識(shí)（科學(xué)，經(jīng)濟(jì)，市場(chǎng)，法律）2）具有協(xié)調(diào)各方利益的能力3）具有解決問(wèn)題的綜合本領(lǐng)1.2城市中介組織的特征1）機(jī)構(gòu)專業(yè)化（國(guó)家資質(zhì)認(rèn)定持證上崗專家?guī)欤?）體制獨(dú)立化（脫離政府部門自主經(jīng)營(yíng)自負(fù)盈虧）3）功能社會(huì)化（面向全社會(huì)開放，形成全方位、多層次、寬領(lǐng)域的服務(wù)格局）1.2城市中介組織的特征4）服務(wù)產(chǎn)業(yè)化（建立行業(yè)體系框架、行業(yè)自律機(jī)制、組織管理體制）5）組織網(wǎng)絡(luò)化（避免重復(fù)投資建設(shè)、實(shí)現(xiàn)信息資源的共享）6）市場(chǎng)國(guó)際化（尋找國(guó)際知名中介組織合作，提升競(jìng)爭(zhēng)能力）1.3城市中介組織的性質(zhì)1）獨(dú)立性（不是國(guó)家附屬機(jī)構(gòu)而是帶有民間性的社會(huì)經(jīng)濟(jì)組織）2）自治性（內(nèi)部運(yùn)作完全自主自負(fù)盈虧政府無(wú)權(quán)干涉）3）自律性（自我控制自我管理）1.3城市中介組織的性質(zhì)4）媒介性（政府與企業(yè)、政府與社會(huì)之間的橋梁和紐帶）5）服務(wù)性（協(xié)調(diào)各經(jīng)濟(jì)主體之間的利益沖突優(yōu)化資源結(jié)構(gòu)）6）多元參與性（發(fā)掘和運(yùn)用分散的社會(huì)資源，主動(dòng)自覺(jué)參與社會(huì)事務(wù)）1.4城市中介組織的功能1）凝聚功能（源泉：代表和維護(hù)城市群體的利益）2）參與功能（反映城市基層群眾的呼聲，參與城市的民主管理和民主監(jiān)督，進(jìn)行參政議政，推進(jìn)民主政治進(jìn)程）3）溝通功能（“政府-中介組織-企業(yè)”三元權(quán)力機(jī)構(gòu)格局對(duì)下傳達(dá)政府的意圖，對(duì)上反映企業(yè)的呼聲）1.4城市中介組織的功能4）監(jiān)督功能（承載監(jiān)督和管理等純執(zhí)行性的職能）5）公正鑒定功能（審計(jì)報(bào)告，驗(yàn)資報(bào)告）6）服務(wù)功能（信息服務(wù)、咨詢服務(wù)、培訓(xùn)服務(wù)）7）社會(huì)穩(wěn)定功能（協(xié)調(diào)社會(huì)利益）1.5城市中介組織的類型一、按職能分類二、按機(jī)構(gòu)屬性分類三、按運(yùn)營(yíng)目的分類1.5城市中介組織的類型一、按職能分類1）驗(yàn)證公證中介機(jī)構(gòu)職能：依法為市場(chǎng)主體進(jìn)入市場(chǎng)和公平交易提供資信證明、公證。如：會(huì)計(jì)師事務(wù)所、律師事務(wù)所、公證處、計(jì)量、質(zhì)量檢驗(yàn)和認(rèn)證機(jī)構(gòu)等。1.5城市中介組織的類型2）評(píng)估、評(píng)級(jí)中介機(jī)構(gòu)職能：依法獨(dú)立，公正地評(píng)估(重估、估算)市場(chǎng)主體的資信狀況以及市場(chǎng)主體所有或占有資產(chǎn)的價(jià)值，為市場(chǎng)交易提供計(jì)價(jià)依據(jù)。如：資產(chǎn)評(píng)估事務(wù)所、土地評(píng)估事務(wù)所、房產(chǎn)評(píng)估事務(wù)所、無(wú)形資產(chǎn)評(píng)估事務(wù)所、資信評(píng)估事務(wù)所等。1.5城市中介組織的類型3）交易中介機(jī)構(gòu)職能：通過(guò)為交易雙方提供必要的服務(wù)、傳播價(jià)格信息、規(guī)范和監(jiān)督交易行為，保證交易順利進(jìn)行。如：證券交易所、期貨交易所、產(chǎn)權(quán)交易所、拍賣行等。1.5城市中介組織的類型4）代理中介機(jī)構(gòu)職能：一方面可以減輕市場(chǎng)主體的繁雜事務(wù)，在一定程度上使市場(chǎng)主體避免責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)；另一方面也可以減輕政府機(jī)關(guān)直接處理具體事務(wù)的壓力，緩解企業(yè)與政府部門之間的矛盾。如：稅務(wù)、專利、商標(biāo)、版權(quán)代理事務(wù)所，代理記賬事務(wù)所，破產(chǎn)與清算事務(wù)所等。1.5城市中介組織的類型5）經(jīng)紀(jì)中介機(jī)構(gòu)以收取傭金為目的，為促成其他人交易而從事居間、經(jīng)紀(jì)等業(yè)務(wù)的中介機(jī)構(gòu)。如：文化經(jīng)紀(jì)公司、廣告公司、期貨經(jīng)紀(jì)公司等1.5城市中介組織的類型6）咨詢中介機(jī)構(gòu)職能：專門為市場(chǎng)主體在市場(chǎng)進(jìn)入、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、市場(chǎng)交易秩序、市場(chǎng)糾紛等方面提供管理咨詢、法律咨詢、注冊(cè)登記咨詢服務(wù)等。如：信息咨詢公司、財(cái)務(wù)咨詢公司、工程咨詢公司、法律咨詢公司等。1.5城市中介組織的類型7）職業(yè)介紹類中介機(jī)構(gòu)職能：介紹職業(yè)為主，為個(gè)人或單位提供人才交流場(chǎng)所、設(shè)施服務(wù)，招聘人才、求職擇業(yè)登記、推薦服務(wù)，定期和不定期舉辦人才交流活動(dòng)；建立人才信息庫(kù)等等。如：勞務(wù)市場(chǎng)、職業(yè)介紹所、人才交流中心、人才市場(chǎng)1.5城市中介組織的類型8）協(xié)商與協(xié)調(diào)中介機(jī)構(gòu)職能：協(xié)調(diào)企業(yè)之間、行業(yè)之間的關(guān)系，溝通企業(yè)與政府之間的聯(lián)系，并對(duì)本行業(yè)進(jìn)行自律管理。如：各類行業(yè)協(xié)會(huì)、各類企業(yè)協(xié)會(huì)等。1.5城市中介組織的類型9）仲裁中介機(jī)構(gòu)職能：按照《仲裁法》及有關(guān)規(guī)定，專門處理市場(chǎng)主體之間因交易產(chǎn)生的糾紛。如：勞動(dòng)爭(zhēng)議仲裁委員會(huì)、經(jīng)濟(jì)合同仲裁委員會(huì)、技術(shù)合同仲裁委員會(huì)等。1.5城市中介組織的類型10）社區(qū)服務(wù)類中介機(jī)構(gòu)職能：深化社區(qū)服務(wù)，完善社區(qū)居民自治，增強(qiáng)社區(qū)凝聚力，提高居民參與意識(shí)和基層社會(huì)管理和服務(wù)水平。如：老人服務(wù)系列，青少年服務(wù)系列，殘疾人服務(wù)系列，家政服務(wù)系列，優(yōu)撫對(duì)象服務(wù)系列等。1.5城市中介組織的類型二、按機(jī)構(gòu)屬性分類1）行政性質(zhì)的中介組織兩種：企業(yè)編制行政編制如：司法部門所屬的部分公證處、技術(shù)監(jiān)督部門所屬的部分檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)等2）社團(tuán)性質(zhì)的中介組織主要形式：行業(yè)協(xié)會(huì)、商會(huì)如：資產(chǎn)評(píng)估協(xié)會(huì)，注冊(cè)會(huì)計(jì)師協(xié)會(huì)以及其他的行業(yè)協(xié)會(huì)1.5城市中介組織的類型3）事業(yè)性質(zhì)的中介組織正式事業(yè)編制如：部分人才交流機(jī)構(gòu)