Конструкция быстродействующего устройства ЭВМ с интеграцией 50000 ЛЭ, страница 2
Описание файла
Документ из архива "Конструкция быстродействующего устройства ЭВМ с интеграцией 50000 ЛЭ", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "электронные вычислительные машины (эвм)" из 10 семестр (2 семестр магистратуры), которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "электронное конструирование эвм" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Конструкция быстродействующего устройства ЭВМ с интеграцией 50000 ЛЭ"
Текст 2 страницы из документа "Конструкция быстродействующего устройства ЭВМ с интеграцией 50000 ЛЭ"
а) Периферийную зону, в которой размещены контактные площадки, входные трансляторы и выходные формирователи, элементы защиты от электростатического разряда, источники опорных напряжений и цепи питания.
б) Регулярную матрицу топологических ячеек.
Логический вентиль содержит 4 транзистора. Схемы с проводными объединениями не используются. Сложные логические функции реализуются путем последовательного выполнения простых.
Для реализации СБИС на основе БМК требуются:
а) Заготовки в пластинах с физическими структурами БМК;
б) Исходные данные для проектирования, включающие описание структуры БМК и библиотеки функциональных элементов.
в) САПР, настроенная на проектирование МаБИС на основе исходных данных
г) Функциональная схема конкретной МаБИС, построенная на элементах библиотеки БМК.
2. Расчет основных компоновочных параметров
логической схемы
Для микропроцессорного принципа компоновки необходимо рассчитать:
- уровень технологии () и размеры кристалла СБИС с учетом степени интеграции и 50% эффективного использования кристалла;
- размер корпуса СБИС, расположение и назначение контактов;
- шаг размещения кристаллов;
- габаритные размеры подложки СБИС с учетом количества элементов, числа и способа размещения внешних контактов на четвертом уровне компоновки;
- Способ монтажа корпусных СБИС на печатные платы.
2.1. Уровни компоновки (M2 M3) :
Nmax = M1 * M2 * M3 * M4 * Mi
M2 * M3 = Nmax / M1 * M4
Nmax = 50000 элэ
M1 = 10 элэ
M4 = 25 элэ
M2 * M3 = 50000 / (10 * 25)
M2 * M3 = 200
M2 8
M3 25
Для расчета основных компоновочных параметров использовались базовые компоновочные соотношения, отражающие системную взаимосвязь между ними и принципы компоновки элементов на каждом компоновочном уровне. К числу основных компоновочных параметров относятся:
- функциональный объем –М;
- число внешних контактов – m;
- соотношение между числом входных и выходных внешних контактах – К;
- число каскадов элементов в цепочке преобразования и обработки информации – h;
- нагрузочная способность логических цепей по входу и выходу – n и l;
- степень интеграции – N;
2.2. Определение максимальной интеграции СБИС.
Логические элементы в модулях БИС используются со средней эффективностью равной 0,5. При этом эффективность использования структурных элементов на каждом уровне различны:
для i=1: ЭЭ1=0,7
для i=2: ЭЭ2=0,8
для i=3: ЭЭ3=0,9
для i=4: ЭЭ4=1
Nmaxmax = Nmaxэффект / Ээф= 50000/0,5 = 100000 ЭЛЭ
Таблица 2.1.
| Уровень компоновки i | Схемная интеграция | Интеграция кристалла | ||
| Ni | Mi | Nsi | Msi | |
| 1 | 10 | 10 | 14,29 | 14,29 |
| 2 | 80 | 8 | 142,86 | 10,00 |
| 3 | 2000 | 25 | 3968,25 | 27,78 |
| 4 | 50000 | 25 | 99206,35 | 25,00 |
2.3. Определение уровня полупроводниковой технологии () СБИС
=> = 10 / (NS4)1/4 = 10/(99206,35)1/4 = 0,56 мкм
2.4. Расчет габаритных размеров БМК СБИС.
Линейный размер БМК СБИС равен: Lкр = 5,6 / = 5,6 / 0,56 = 9,94 мм
Таблица 2.2.
Параметры кристалла СБИС
| Уровень компоновки i | Nsi | Msi | , мкм | Lкр , мм |
| 4 | 99206,35 | 25,00 | 0,56 | 9,94 |
2.5. Расчет основных и произвольных компоновочных параметров логической схемы устройства.
Для расчета основных компоновочных параметров необходимо пользоваться базовыми компоновочными соотношениями, отражающими системную взаимосвязь между параметрами и принципы компоновки элементов на каждом компоновочном уровне.
Таблица 2.3.
Результаты расчета основных компоновочных параметров устройства
| i | Ni | Mi | mi | hi | Hi | Ki | ri | ril | li | ni | pi | qi |
| 0 | 1 | 1 | 4,00 | 1,00 | 1,00 | 3,00 | 1,00 | 0,00 | 1,00 | 1,00 | 0,50 | 0,00 |
| 1 | 10 | 10 | 10,67 | 2,40 | 2,40 | 2,37 | 1,63 | 0,24 | 1,32 | 2,75 | 0,62 | 0,19 |
| 2 | 80 | 8 | 26,14 | 2,34 | 5,61 | 1,92 | 1,45 | 0,18 | 1,21 | 2,17 | 0,59 | 0,16 |
| 3 | 2000 | 25 | 106,73 | 3,56 | 19,97 | 1,39 | 1,54 | 0,21 | 1,41 | 2,46 | 0,61 | 0,17 |
| 4 | 50000 | 25 | 447,21 | 3,85 | 76,95 | 1,00 | 1,39 | 0,16 | 1,30 | 1,80 | 0,58 | 0,14 |
Таблица 2.3. (Продолжение)
| i | Ni | Mi | Mi max | Ээi | NS i | MS i | mS i |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1,00 | --- | --- | --- |
| 1 | 10 | 10 | 50000 | 0,70 | 14,29 | 14,29 | 11,95 |
| 2 | 80 | 8 | 5000 | 0,56 | 142,86 | 10,00 | 29,28 |
| 3 | 2000 | 25 | 625 | 0,50 | 3968,25 | 27,78 | 119,54 |
| 4 | 50000 | 25 | 25 | 0,50 | 99206,35 | 25,00 | 500,88 |
3. Расчет энергетических характеристик
3
.1. Мощность, потребляемую одним ЛЭ и питающее напряжение:
Приводя значение необходимого питающего напряжение к стандартным значениям, получим UБЛЭ= 3 В, а учитывая заданную максимальную эффективную интеграцию и энергетические параметры одного ЛЭ, определим параметры всей СБИС:
3.2. Общая рассеиваемая мощность СБИС и питающий ток:
Необходимый ток с значением 2,7А очень велик. Для питания СБИС необходимо введение дополнительных слоёв питания, с которых соответствующими перемычками и будет осуществлена запитка.
4. Выбор системы охлаждения
Мощность, рассеиваемая СБИС из п.3.2., равна: Pрас = 7,2 Вт
Таблица 4.2.
Зависимость плотности теплового потока от вида системы охлаждения
| ВИД СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ | ПЛОТНОСТЬ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА, PS [Вт/см2] |
| Естественная (воздушная) | 0.2 |
| Принудительная воздушная | 1.0 |
| Жидкостная система | 20 |
| Испарительная система | 200 |
| Специальная система | > 200 |
Для выбора системы охлаждения воспользуемся отношением:
