В.М. Микитин - Тенденции развития СВТ (1088672), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

С учетом вышесказанного и применительно к квадратной форме 4-х входового ЭЛЭ (что в КМОП-схемотехнике соответствует 8-ми транзисторам), а также значений топологических норм, используемых в полупроводниковой технологии, значение величины « к » лежит в диапазоне к = 45  65.

Таким образом, решая систему уравнений ( 6 ) и ( 9 ) относительно  и получаем в общем виде выражение, описывающее взаимосвязь степени интег-рации элементов на кристалле с уровнем его технологии:

N = / к^ ₀ /  ^{} ( 10 )

На рис. 1 приведен усредненный линейный график, отражающий тенденцию развития и взаимосвязь степени интеграции, размеров кристал-ла и уровня полупроводниковой технологии в конструкциях микросхем применительно к средним значениям величин  ₀ и к, а именно:

 ₀ = 75 мкм, к = 56.

Соотношения, используемые при построении графика с учетом средних значений  ₀ и к приведены на рис.1. Здесь же приведено примерное соот-ветствие между уровнем полупроводниковой технологии и поколениями СВТ.

Рис. 1. Взаимосвязь поколений, степени интеграции (N), размеров кристалла (L_кр) и уровня полупроводниковой технологии (длины канала транзистора – ) в конструкциях микросхем.

Приведенный на рис.1 график отражает лишь некоторую примерную взаимосвязь между параметрами. Несмотря на это его использование при практических расчетах существенно упрощает задачу анализа, оценки и выбора параметров кристалла микросхемы, особенно на начальном (эскизном) этапе проектирования.

Развитие средств ВТ на основе ИС, БИС и СБИС происходит в ведущих фирмах различных стран с разными темпами: где-то более интенсивно (напр., фирмы США, Японии), где-то менее. Это связано с объемом капитальных вложений в вычислительную отрасль на соответствующих этапах ее развития. Пример тенденций развития поколений СВТ и уровня полупроводниковой технологии () в конструкциях ЭВМ ведущих отечественных и зарубежных фирм по годам в интервале от 1965г. примерно до 1995г. приведен на рис.2.

Приведенный пример на рис.2 позволяет ориентировочно оценивать степень отставания в развитии СВТ РФ по отношению к США. Так, напр., если в 1970г. такое отставание можно оценивать примерно в 5 лет, то в 2000г. оно может составить примерно 15 – 20 лет. Вместе с тем, если считать, что повышение технологических возможностей в микроэлектронике на уровне 0,3 мкм и менее близко к своему пределу и может достигаться значительно меньшими темпами, то при условии существенных капиталовложений в вычислительную отрасль РФ, ее значительном переоснащении, это отставание за ближайшие 10 – 15 лет может быть сведено к минимуму, что проиллюстрировано штрих пунктирной (прогнозной) линией на рис.2.

Рис.2. Тенденции развития поколений СВТ и уровня микроэлектро-нной технологии () в конструкциях ЭВМ ведущих отечест-венных и зарубежных фирм (1965 - 1995 гг.).

В данном анализе более важно отметить другой аспект темы, связанный с изменением уровня интеграции ИС, БИС, СБИС и т.д. в пределах соот-ветствующего поколения элементов и СВТ. Это важно по той причине, что

в ряде учебных пособий, а также другой технической литературе вопросы интеграции элементов, поколения СВТ и уровень полупроводниковой технологии трактуются неоднозначно. Представляется целесообразным рассматривать изменение степени интеграции элементов в пределах каждого поколения по следующей схеме:

малая интеграция – средняя интеграция – высокая интеграция.

Такая трактовка отражает наибольшую объективность в оценках и, по существу, давно в целом используется при проектировании и конструировании СВТ. Отсюда вытекают следующие понятия:

• ИС малой, средней (СИС) и высокой интеграции;

• БИС малой, средней и высокой интеграции;

• СБИС малой, средней и высокой интеграции и т.д.

При этом можно поставить знак тождества между понятиями:

ИС высокой интеграции БИС малой интеграции;

БИС высокой интеграции  СБИС малой интеграции и т.д.

Такой подход к определению понятий уровня интеграции ИС, БИС и СБИС крайне важен, поскольку он затрагивает систему структурных функцио-нальных уровней ЭВМ, а также систему уровней компоновки и уровней конструкции ЭВМ. Пример такой трактовки приведен в таблице.

Таблица

Как видно из таблицы, понятия ИС, БИС, СБИС и др. охватывают диапазоны малой и средней степени интеграции этих элементов. Что же касается диапазона высокой интеграции, то он всякий раз переходит к элементу более высокого уровня. В целом, таблица и рис.1 позволяют более четко

трактовать такие понятия как «поколение», «БИС», «СБИС», «интеграция», «уровень технологии» и их связь между собой.

Необходимо отметить и следующее обстоятельство. Смена поколений это не есть только переход на новый уровень интеграции в элементах. Каждому поколению СВТ характерны свои принципы проектирования и компоновки элементов и устройств, методы обработки информации, проблемы конструк-тивно-технологического порядка (корпуса ИС, БИС, СБИС, их наличие или отсутствие; многослойные печатные платы и технологические методы их изготовления; соединители и их частотные свойства и др.). Переход к каждому последующему поколению связан с изменением этих принципов и методов, что не может не отражаться на правилах взаимосвязи основных компоновочных параметров в логических схемах и конструкциях элементов и устройств СВТ.

Литература

1. Основы построения технических средств ЕС ЭВМ на интегральных микросхемах /В.В. Саморуков, В.М. Микитин, В.А. Павлычев и др. Под общей ред. Б.Н. Файзулаева. - М.: Радио и связь, 1981. - 286с.

2. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике: Справочник / Р.В. Данилов, С.А. Ельцова, Ю.П. Иванов, В.М. Микитин и др.; Под ред. Б.Н. Файзулаева, Б.В. Тарабрина. - М.: Радио и связь, 1987. - 384с.

3. Преснухин Л.Н., Шахнов В.А. Конструирование электронных вычислительных машин и систем. Учеб. для втузов по спец. "ЭВМ" и "Конструирование и производство ЭВА". - М.: Высш.шк., 1986. - 512 с.

4. Савельев А.Я., Овчинников В.А. Конструирование ЭВМ и систем: Учеб. для вузов по спец. "Выч. маш., компл., сист. и сети". - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк., 1989. - 321 с.

5. Быстродействующие матричные БИС и СБИС. Теория и проекти-рование / Б.Н.Файзулаев, И.И.Шагурин, А.Н.Кармазинский и др.; Под общей редакцией Б.Н.Файзулаева и И.И.Шагурина. – М.: Радио и связь, 1989. – 304 с.

6. Дорфман В.Ф., Иванов Л.В. ЭВМ и ее элементы. Развитие и оптими-зация. – М.: Радио и связь, 1988. – 240 с.

7. Кармазинский А.Н., Файзулаев Б.Н. Сверхскоростная элементная база на основе КМОП схемотехники. - ЭВТ. - 1987. - Вып.1. - С.134-143.

8. Файзулаев Б.Н. Функциональное быстродействие интегральных схем. - Микроэлектроника. - 1988. - Т.17. - Вып.2. - С.92-102.

9. Самсонов Н.С. Проблемы повышения функциональной производи-тельности и интеграции СБИС. - ЭВТ. - 1989. - Вып.3. - С.90-96.

10. Новиков А.А. Состояние и основные направления развития технической базы суперЭВМ. - ЭВТ. - 1989. - Вып.3. - С.66-96.

Характеристики

Список файлов учебной работы