超大规模集成和大规模集成器件
估计每架飞机所需的费用为亿美元按们可以经济地使用计算机设计这些波束宽度。年美元价值计算与此同时空军已经同,。很窄的多波束天线天线技术的另一较大进展是俄亥俄州,公司“”签订了研制下一代先进轰炸机身隐飞机的合同。所谓“隐身”—是利用减技术就立大学进行的研究推广了服从几何理论的近场绕射。这样,当表面封闭时,就能处理多。路反射波和绕射波问题夭线可以在,现在近场进行测量然后通过计算机变换求出远,少雷达反射截面的设计方法研制一种吸收雷,达波的机身并结合使用诸如对雷达施行干。扰等电子对抗技术使飞机尽可能接近于雷场方向图由于大型飞机的远场特性测量需,。。在远距离进行所以精度很差这项新技术,达看不见的程度但是不要期望在年,“使人们可以利用花费不多的近场测量结果,”以前能够生产出供空军使用的隐身轰炸。通过计算得到具有足够精度的远场特性欧洲加入卫星竞赛。机计算机辅助设计推进了天线技术。年欧洲成功地发射自己的卫星向,天线技术的新尖端是计算机辅助设计、天线与传播学会主席兼顾问美苏长期控制的这个领域的垄断权提出了。认为计算机辅助设计“正在缓慢但稳步地将挑战欧洲空间局这个个国家的联合组‘’“”织于去年六月使用它的阿里安助推器将一天线设计从一种魔术转变成一门工程科。”。学通讯卫星使用多波束天线为了得到具有精确方向图的旁瓣天线设计的一个主要,。通讯卫星使用多波束天线为了得到具天线设计的一个主要。枚气象卫星和一枚通讯卫星送入同步轨道这个三级液体燃料火箭是一个一次使月。的系统它的构件或是落回到大气层中或,,困难在于大孔径的数值积分夭线设计方法。的重大改进使计算过程得以简化以致每,,是作为残骸留在空间。个旁瓣大致只需要积分一个采样这就使人游雄译柯习校固体器件超大规模集成和大规模集成器件。米开关频率在微波频段内它将用于下一代,的贝尔电子束刻印系统的步进电路中。在比新型固体器件随机存取存储器动态和静态—型程序存储器、新、快速。在毫无止境地涌现助现代加工工艺和—计算机辅助设计电路和门阵等等在毫无止境地涌现助现代加工工艺和—借,之前刻印专家们已经不把射线系统列入超大规模集成器件加工手段的竟,。集成电路的密集度目前已达相当高的程度加工工艺和都曾因不适用而受,但是。争者行列无论如何贝尔实验室工程师们,的成就使一种过去广为接受的理论受到了冲。到广泛的批评另一件惊人的事是贝尔实验室的工程师。击米时这种理论就是,当门的宽度接近微,将由于短沟道效应而被击、们研制了一种新型经济的。射线刻印系统,穿、并已用它造出了尺寸最小速度最快的还有一笔没有做好的生意就是前几年,一一金属氧化物半导体场效应晶一有八家制造厂认为有前途的千比特。体管这种的沟道长度为微型沟道金属一氧化物一半导体一动态一去年已由两家日本公司和两家美国集成片设计和掩模构成前进行整个系统和逻,。辑电路设计的传统方法系统设计师也就是,公司大量生产另一些美国公司打算今年投。集成片设计师在硅片上直接实现整个系统,入大量生产经改进的第二代千比特动态。的设计据称这种方法使设计师能构成效,能比其他方法要好的逻辑结构同时可以,,简化互连例如,使一些逻辑上相关的单—元紧靠在一起,而不用比较长的导体将它们去年下半年已选出了样品它为人,,们展现了占领下一个高地千比特将采用的设计原理。—还有报告说,提高存储器片可靠性的冗。余技术在侧翼等待了十年之久目前已日益连接起来,一与广为接受的观点相反,法的支持者认为在系统的规模较小时,流行起来,可靠的方法其原因是终于找到了一些利用片子上的备用集成电路来,,。取代有缺陷的集成电路,千比特定做的集成片要比门阵便宜的高密集度为应用冗余技术所带来的电路制造上的里程碑。复杂性第一次被认为是合理的另一方面,,国际商用电子计算机公司和贝尔实一去年,公司将主机造在一块单片上简称使电路,。验室一些冗余技术方面的先驱者用了十年的设计到达了一个里程碑在一块毫米见,。方的面积上包含了个晶体管这块,时间证明了冗余技术是可行的需要大量的。数学式子证明贝尔实验室造出的片子的密集度约为过去一般片子的”一通过速率为门赫厘米,,倍其高于国防互补金属一氧化物半导体“”多米诺逻辑电路是一项部提出的超高速集成电路计划。值得注意的发明将这种逻辑电路用在一种新型的比特微处理机中能使微处理机以,兆赫的时钟速率工作几乎比过去速度最,。公司的成就看作是计电路产品于八十年代后期所规定的初步目标许多观察家把算机之类的。、高的微处理机快一倍这种逻辑电路还节省在片子尺寸集成电路密集度和速度兆“。地盘它使人想起年展出的预方而预期达到的水准然而,这种电路,赫。”还是用光学刻印技术制造的虽然也值得报,充少鱿电荷的电路。同时工电路设计的一些先驱者如道但并不令人感到十分惊奇,,一电路工艺公司的工程经理已经认识到这类器件体积,己经很小速度已经很高但还不够灵巧,,,集成电路工程公司的副总经理认为唯一的设计问题可能是定标不,借助于一些按品体管性能模型研制的适当。数字系统的一些基本元件还需要像以电子管量尺把所有品体管的尺寸按比例缩小其结。和转鼓作为墓本元件时那样互连他们认为,如果有更多的集成电路设计师采用加里福尼果将导致短沟道效应门限电压高,压高,进而导致难于处理的高达电源电,瓦的功耗。亚工学院计算机科学教投和问题作为比较公司制造的主体,‘,、研究心的系统集成片通过一块直径英寸处于高速气,。研究主任提出的电路流中的散热片消散瓦的功率。基本制作方法是耗尽模型用一,设计法工业将会有更伟大的发明,一法对各类工程师,甚至种高电阻率的墓底来减小基底偏置对门限电。在集成电路设计方面毫无经验的工程师只,压的影响沟道的有效长度缩短到微米,。。要学几个星期就能掌握一一这种方法绕过了在门氧化物厚度为埃线宽从微米下。。部金属层至微米上部金属层中的功率剂掩模用的电子束系统产生。母线在沟道中注入硼以降低器件的门限尽管射线刻印技术取得了巨大的进,。电压同时提高穿通电压图,展但是直至八十年代后期光学工艺在,,,。民用集成电路的生产方面仍将占统治地位射线系统尚待证明它们是否适合于半导体。工业所要求的那样规模的大量生产此外,工业专家还提出以下一些问题贝尔实验室是否已研制了生产线曝光系统所需的设备,特殊抗蚀剂掩模刻蚀系统和检测,,诸如整个晶片上的对准误差的测量工具对准误。微米的分辨率线宽和间隔均为差大大小于射线系统现今大多数生产线上,“”为了在单片微主机上达到每平方厘米包含一百万个以上的场效应管这样高的密图。一微米观察家预言年以前,,一,集度公司使用两层金属和所谓重迭。微米的线宽和间隔将并不罕见因此为了,。触点技术所用的金属是钨据称与其,生产分辨率高达微米左右的集成电路线,。他金属相比这种金属的电迁移较小之,。。。。,所以用重迭触点一块片子上有。工业上可以采用公司制造的那种步进个为的是减小互连面积和电容所谓重。一迭系指触点与其所接触的多晶硅区之间的重复光学投射系统迭合电子束刻印系统将继续大量地被用来产。一这种设计所具有的两个最独特的方面生高分辨度的掩模这类系统、、、是所谓外接点在底部金属层上有公司么公司公司。一。,个外接点据称这是器件达到高密,公司和公司都有供应,‘。集度约为个场效应管厘米的关键千比特大股涌现。两层钨这是达到高密集度互连的关键,当第一批美国制造的千比特动态。互连的总长为米有很多互连线相互只隔人在年初比制造厂预定的时间约。晚三年进入市场时它们曾被誉为和,微米。之间的桥梁然而公司报告说,在年底,,前几年提供这种所谓接点的外特性系指接触孔与跟它接触的多晶硅区之间的重迭或孔与门区间触,。点在整个沟道中形成的重迭重迭可以节样品的家制造厂中只有家投入大、。。量生产许多进入市场比较早的制造,省片子的面积缩小扩散区和减小电容使并且。此成为可能的是热氧化层它使金属与扩散厂已经退出了市场,,去修改它们的设计。区之间绝缘起来仪表公司在制造耐热门挑选出来的家千比特厂是日本的日立公司和富士通公司的制造据称,器。件时采用了敷钨技术据称钨在高密集度。一,它们占领了一肠的市场以及。。电路中的优点是它不会出现电迁移效应片公司和仪表公司预计在今年晚、子上的上层金属系供功率线和某些数据线使些时候投入大量生产的厂家计有公司。、、公司高级微型器用下层金属只供数据线使用,公司。公司千比特为了实现微米的间距相邻两根互连线中心线间的距离公司使用步进式,件公司和推迟生产的问题可以,、“那就是出乎意料”。投射光学掩模对准器乾式刻蚀和阳性抗蚀用一句话来描述工业,一一中多数认为,出现这种情况主要是由于以下儿个原因最主要的是欧姆定律和通过基底电冗余技术提高集成片的产皿据报道,在半导体存储片中使用冗余技术在很多情况下可以使每块晶片的好模块从。容祸合与边缘场之间有显著的祸合的寄一提高到一肠公司生产了。第一个带冗余的民用在民用供货商。生通道、某些工具系堪于不完善的器中,除了公司外,只有公司一件模型有缺陷的模型异致电路设计存在放,、公司和公司三家在它们。的存储器产品中使用了冗余技术公司和贝尔实验室已有很长一段时间在它们的录的同步问题。生电容效应或是低估了边缘场效应或寄,。非民用千比特中使用了冗余技术围绕着冗余技术的实现有以下两点争,议足用烧断熔丝的办法还是用激光束从特时,在某些情况下千比特发展到千比下门限漏电流随之增大因而,,存取晶体管可能错误地将储,“”。释放到低位线小信号界限十分明显存的转换到备用电路应当配备多少备用比特以及由于用了备用元件速度损失允许,,储存电荷约,。多大对于备用地址存取时间可能比较长,因为要绕过已损坏的地址和寻找备用地址,,为。。个电子这样量级的电荷易受天,,然放射性陶瓷封装材料发射的粒子所引起。的虚假放电的影响这类粒子问题并非所有的制造厂都已解决不过通过采用放射,,性小的封装材料同时增加传送到比特线的,。信号在电路中有延迟备用元件可以是单个比特也可以是儿,个比特构成的组可以是大的存储器模块,,、。电荷量大多数设计对于试验其也可以是整行整列最常见的方法是备用,。行与列因为据说这样可使集成片的产量最,差错平均间隔时间至少可达,小。,时但是为了确保达小时可能已经作为工业标准几乎所有的陶瓷封装片,都涂以聚酞亚胺一种吸收粒子的有机化。大而有关的线路最少,坏地址的激光编程序己日益普遍起来因为激光靶可置于模块上的任何处因而,,,。合物或配备检测与纠正差错的电路去,激光束可射向模块上的任何部位来选择通,。提供这类电路的公司计有公司,年路使信号在到达备用元件途中的滞后最小,入人仗公司,与此相反采用熔丝方法则要求大面积因,,。公司公司,,为需要大电流晶体管与逻辑电路靠品体管。公司和富士通公司然而还存在另,一些问题例如制造厂难于避免聚酞亚胺涂,。来烧断熔丝公司和公司用聚硅熔丝转、层在使用过程中剥落片子受到硫污染或片换到备用元件而公司用的是金属熔一。与封装间的边界爆裂的要求是存取时间至少达对、丝,则用激光束公司贝尔实验室和日立公司。。到一微秒的水平这个要求高于几年静态具有高速度。前制造厂所预料的速度为了达到那样的性在系统设计师需要存取时间为一毫’。能制造厂遭到了比预期的更为严重的挑战,因此许多制造厂从市场上收回他们速度较,低的,重新进行设计,以达到较高的微秒而存储量不大的情况下。能是候选者静态多数双极型现在快,静态可的速度比大它仅次于最高,,。速度一。级的交换控制逻辑模型去年,一穿越硅二极管薄层小于安隧道的办法、七公司公司和公司提。“”供了一些新型的带冗余单元的千比特器达到的电荷是压进门存储还是从“。门泄出存储取决于外电场的极性。一毫微秒千薯特器件比,日立存,,件它们的存取时间为公司提供了一种。取时间与前者相同但功耗较小,,然而由于的价格较贵因此除了那些功,,率是关键因素的系统外将作为主,。,流技术出现几年前公司曾提供过一种新型。的小型千比特静态这种新型集成。片的存取时间小于毫微秒由于片子尺寸图用户在公司年生产的。减小使功耗减小了呱供应新型,千比特静态的公司包括上擦去或写入程序的关键是有争议的浮动门和隧道氧化物这种氧化物厚度小于。埃它能让电子进入浮动门和从浮动,减小使功耗减小了,千比特静态半导。门跑出就因为这层薄的氧化物许多设,计师对这种的可靠性表示怀疑。、。体公司公司和日本电气公司,,,然而公司宣称大量的试验表明程序存储器方面的创新这种单元每一片可以工作。。万次循环以。上而不会损失所记录的数据设计师们多年来对于在永久性存储器中在永久性程序存储器中要数去年出品,电可擦可编程序只读存储器的。最为机动灵活用户可用电气方法自行重编程序而不像老式的电可编程序,只读存储器清除老程序那样不方便那样,花费时间和费用后者需要送到服务所清,利用卜隧道效应的可靠性。始终存在着疑虑但是公司宣称,,他们已通过周密的试验得到了以下数据存储单元的门限电压即使连,。然后再装回现场的主要日立公司,除老程序供应新型公司计有重新编程序千比特公司,,续读取偏移,年以后推断也不会有显著的存储单元的信息能忍受每个字节次擦写循环每个片子万次,。公司和通用仪表公司飞机公循环远远超过了实际应用所预期的循环,。司供应千比特需要用系统中央处理单元来控制器件的。数去年,当半导体公司造出了美国第。重编程序是多数存在的间题然公司和通用仪表公司宣称它们,重编程序是多数存在的间题而公司和通用仪表公司宣称,一个民用兆比特只读存储器时可靠的只,。一读存储器顿时名声大振掩模可编程序片’不久将生产一种供重编程序用的实际上是兆比特只读存储器它附有逻辑,。专用控制片电路从片子上冗余的储存区中选取兆比特。是用雪崩注入法传递电荷的,的好比特几年来公司一直向日本公,“一。而则利用隧司出售这种片子这种片子已用于产生数千。道效应来写入数据是通过外作用电场把电子吸引到多晶硅浮动门而写入单元。个供显示用的字母毫微秒数据传送速度为,存取时间最长兆比特秒线宽,。的图而数据的擦掉则通过将它暴露在,为微米这种片子是迄今为止所造出的最。’。紫外光中使电荷消散的办法达到但大的还没有公布其确切的尺寸但是据称,,。一数据的写入和擦掉则是借助电场使电子一块英寸的晶片只能制作一个单元一。功能的门矩阵单元然而多米诺逻辑与最,近几年日益普及的门阵之类的半定做片子是动态去年逻辑电路最为出色贝尔实验室造出了一种,比特带。不相容的门阵现在己作为小批量制造专用片的一种最经济的方法而公布于众。电路的微处理机据称,这种电路的速度比静态电路要这使电路的地位得到进有动态动态快上一倍,图和。图但是供货方与用户现在似乎都认为,。一步的提高这种电路称为多米诺逻辑电路,。各种障碍已经延缓了这种阵的广泛应用一一一书口。定的剐权璧的四牛忱一孚》丈写乍目碑琦书碳器件的门长度为微米。据贝尔实验室说在不久的将来可望定标到微米,,。那时电路的速度将比现在几乎提高一倍,‘贝尔实验室这种处理器逻辑电路的时钟频率为兆赫现时微处理机的最高时钟频率为。兆赫在多米诺逻辑电路中一串不反向的逻,、七东统的较由于系统的数量较少少于个门、阵系统的单位价格低于定制的集成片单、元库小规模集成和中规模集成等其他工艺的价格图中的曲线支持了公众如下的信念门阵是研制系统最经济的方。,,法据公司说一个包含、。美元,个门的阵典型的设计费用是至。元美。辑级同时用一个时钟来预充电荷在一个有效的时钟脉冲沿到来后就有一串逻辑状态,沿着预充电荷的节点组链波动称因为—而端从。多米诺传播的信号仅是在变换器输出。低向高过渡时才是这样据称多米诺逻辑电路之所以这样快速,,有以下三个原因电路经预充电荷只用互补器件给节点预充电荷,图“”因此,它的大多数开关逻辑中的各节点的电容比一般逻辑小串联逻辑链所产生的延迟部份地为变换器所。。补偿变换器缓冲齐个复杂的逻辑结构静态缓冲器还能防止电路的动态节点间。由于电荷分配而产生干扰与传统的。相比多米诺逻辑电路的面积比较小这是,由于用了一个预充电荷的晶体管来代相比多米诺逻辑电路的面积比较小,由于用了一个坷病马用尸双极,公产肋于胭少二了夕,,口中,夕口夕‘。替一个复杂的互补器件之故但是,图据逻辑公司的副经理,说各种不同模块尺寸的门阵的设计进展只有当逻辑电路山复合逻辑门而不是由简,,表明包含为,。个门的门阵模块面积。将在年以前投产他预“”“”单的与非门或者或非门构成时才,。言门阵可以满足九十年代夫多数逻辑电。能得到而积的节约一多米诺逻辑电路与路应用型陷阱以及亩几年、公司成的大多数人贝供各种应用的门阵“”「尔实验室所用的超级单元定做方案是相目前家公生产门阵,至少有,多数一这种超级单元包含以下三个单元。。容的一是和双向型的双向阵已广泛地用于、主机功率的。,个是算术运算和逻辑单元的整体一个是编,好程序的逻辑阵单元另一个则是实现控制,小型计算机和小型商用计算机中阵特别适合于用电池供电小在、。。花费几个星期的时间他们说在印刷电路板,便携式仪表双通道收音机等已有所采用。上的这种差错只要花几分钟时间就能确定在理论上线路差错或逻辑差错不应当,去年由美国厂商提供的最新式的阵包含个门门脉冲延迟只有,,毫微’秒阵包含右毫微秒而。在已经加工好的门阵中出现定做集成片的设计师一般在加工片子前通过线路与逻辑,个门门脉冲延迟也只有,交换控制逻辑阵有,,。个门门脉冲延迟却只有一毫微秒,在规模上去年美国提供的给人印象最,探的门阵是国际微电路公司生产的包含。仿真来避免这类差错然而一些典型的门,可以说都是一些小公司中的阵用户,,设计师他们在仿真方面缺乏经验或者缺,,。乏必要的仿真器有些供货方试图通过向用户讲解设计方法的办法来解决这类间题以,石,个门的的晶体管以及,内含个以上,公司生产的包含片,,。然而内含。确保及早投入使用供货方与用户都认为个门的器件,供一种阵,东芝美国公司提个门和双水平,,当门阵具有个,。以上的管脚时这是通常的情况通常存在,互连。对已制成的门阵的测试间题因为对这类具有大量管脚的器件进行测试的设备一般比较阵的其他主要供应商包括美国逻辑公司,微系统公司,。而且通常只有少量的门阵进行测试所,公司实用微电路公司公贵,,,。二司逻辑公司和以测试费用比较大据说这类问题还可,,,。公司最积极的制造厂包括能日益严重因为将来的门阵至少具有,,。公司日立公司,日本电气公司至个门,,,,。公司和公司虽然在这类门阵中门脉冲延迟必须很,小然而却很少有制造厂明确说明测量这,,。很少有供应商具有第二货源的有些供应商把它看作是影响用户广泛采用的一个重大的障碍但另一些供应商却把它看成是一,、。类延迟的条件是否包括输出端数效应温个小问题缺乏第二货源是属于标准间题这、度电压等效应以及线路能工作的时钟频率或典型的通路延迟信号通过两个由组合个大问题中的基本组成部份供应商供应相同的门阵片的很少有不同的他们一般都用,。逻辑电路隔开的触发器所需的时间一公司认为根据经验线路,的实际性能不应当根据门脉冲延迟来估算、不同的术语不同的用户接口和不同的封装很少有供应商提供门阵的工具的,虽然有几家独立的供应商可能在今后。数据表明线路性能应按经验公式,门脉冲延迟计算其中,,一为时钟几年内进入市场公司和几家大公司公司,例如几年来一直,。门阵的供货方与用户都看到存在以下四频率提供服务业务公司还刚刚引进不是硬件而某些小,系统或正处于研究过。个问题处理时间测试第程中。计算机辅助设计他们能够在几个星期之内实,二货源,供货方说多数公司都设有中心用户的线,路设计在那里只要花八个星期左右的时间就。现用户的设计只需要化制造印刷电路板那能转换成集成电路例如去年,,,。。么长的时间而费用也与印刷电路板相仿公司公开了一个这样的中心这个中心根据,、、然而一些用户指出要确定已经加工好的用户提出的逻辑图线路说明测试输入及,,。们阵中的线路差错或逻辑差错却可能还需要其他草图来制造集成电路公一一司的系统的心脏是公司制造门阵的设计时间要比定制的集成片短然而,,。的图示系统后者是定制片的工具的方面的进展正在不断地缩小两者之间。主要供应商去年,。的差距而且阵高十倍左右定制的集成片的密集度比门并且定制的的性能,,逻辑公司宣称它们不久将,。提供它是一个用的设计系,远较阵来得好。一直到产生掩模这个、线路检查和产生测试统从逻辑图开始,,系统还包括逻辑检查说移位寄存器的一个位数,个门的阵的肠的面占一个包含勺。程序将现有的系统基本上是定位和导通系统用到门阵的问题在于许多门阵只积积然而它只占以微米设计标准设计的,毫米见方的定制片的肠的面他还说对一个一译码器的类似分析,,。。有一层金属互连多数专家认为单层金属所,表明定制集成片的密集度要比门阵高五至,。需的算法要比二层或三层金属的情况复杂然而有些门阵制造厂认为大多数,,工具缺少自动检查逻辑设计或线路设。十倍门阵由于密集度较低,整个系统分解成数个分系统就要求设计师把每个分系统具,。。计的功能在某些情况下一个包含几千个有较多的引脚这类分解有可能使门一管脚,。门的阵只要几个星期就能造出然而用人的比值提高十倍,,。工检查却需要花一个星期的时间大型半导体工厂都备有自动检查系统作为软件自认为以具有较好的性能,定制的片之所多半是由于它们具有比,。动定位和导通的一部分但小型公司却没有较有效的互连而且只要求很少的信号进行,。。人来研制这类系统片外驱动互连延迟通常是限制集成电路速。同时,个这条途径表示怀疑等去年曾对门阵整其主要论点是虽然,度的主要因素,,陈敏译白珊校固体器件线性集成电路在过去一年中线性集成电路在四个领等较少所以它比较便宜并且具有较高的,,、。域内对于改善噪声特性分讲力和速度以及系统速度或较好的噪声特性。降低功耗方面有令人鼓舞的进步这四个领新的数字录放音或双极转换。域是器它们具有位或位的分辨力稳定时,。系统级数据转换器现在的片子上间在微秒内并有以程序可控只。。读存储器为荃础的误差校正据报道具,有过去不能集成在片子上的元件这些元件、包括基准电源比值电阻有片上校正功能的器件比用激光调整的梯形。和连接片子与微处理机的锁存器或缓冲器一块系统级的片子能够代替许多不够完全的。电阻网络来提高精度的器件造价便宜用制造的位和位快速转。功能块,因为将转换器集合为一个系统所需换器它与目前同类双极转换器的速度一样”、、“。要的胶合电路驱动器缓冲器互连快但它们的装填密度较高功耗较低主,,一一
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