Leksiya vlsi sistemaların joybarlaw. Tiykarǵı túsinikler. Integral sxemalardı (IS) joybarlaw evolyuciyası. Ierarxiyalıq joybarlaw hám kóp dárejeli abstrakciyalar túsinikleri. Is bahası, isenimliligi hám tezligin muǵdarlıq bahalaw

Statikalıq KMOP inverter-intuitiv kózqaras
Logikalıq dárejeler apparattıń salıstırǵanda úlkenligine baylanıslı emes, sol sebepli tranzistorlar minimal kólemge ıyelewi múmkin. Soǵan uqsas ayrıqshalıqlarǵa iye elementler áhmiyetsiz dep ataladı. Bul olardı logikalıq dárejeler strukturalıq tranzistorlardıń salıstırmalı ólshemleri menen belgilenetuǵın salıstırǵanda logikalıq elementlerden ajıratıp turadı.
Statsionar jaǵdayda mudamı shıǵıw hám Vdd yamasa er ortasında juwmaqlawshı qospa basım bar. Sonday etip, jaqsı mólsherlengen CMOP inverter tómen shıǵıw empedansına iye, bul shawqım hám ǵázepke salıstırǵanda kemrek bayqaǵısh etedi. Shıǵıw qarsılıgınıń ádetde bahaları bir kilometr aralıqqa tuwrı keledi.
CMOS inverterining kirisiw qarsılıgı júdá joqarı, sebebi MOSFET qaqpaqı derlik jetilisken dielektrik bolıp tabıladı hám kirisiw signalınıń turaqlı komponentinen ótpeydi. Inverterning kirisiw túyinleri tek tranzistor vanalariga jalǵanǵanlıǵı sebepli, statsionar kirisiw aǵımı derlik nolǵa teń. Teoriyalıq tárepten, bir inverter sheksiz sanlı elementlerdi (yamasa shıǵıw waqtında sheksiz júk kúshine iye) azıqlantirishi múmkin, bul bolsa tolıq isleydi; soǵan qaramay, (azmazdan keyin anıq kórinip turǵanı sıyaqlı), shıǵıw daǵı júk kólemin asırıw da tarqalıw keshigiwin asıradı. Shıǵıw quwatı statsionar rejimge tásir etpese-de, ol ótiw ózgeshelikin jamanlastıradı.
Statsionar rejimde islep atirǵanıńızda (yaǵnıy, kirisiw hám shıǵıw turaqlı bolsa ), elektr hám tapraklama shinalari ortasında tuwrıdan-tuwrı jol joq. Aǵıs aǵımınıń joq ekenligi (aǵıs aǵısları esapqa alınbaydı ), element statikalıq jaǵdayda kúsh sarplamaydi degen mánisti ańlatadı.
Aldınǵı baqlaw, anıq kórinip turǵan bolsa -de, júdá zárúrli bolıp tabıladı; CIF-1-de CMP-den paydalanıwdıń tiykarǵı sebeplerinen biri bolıp tabıladı. 1970-1980-lerdiń basında. jaǵday pútkilley basqasha edi. Barlıq birinshi mikroprotsessorlar (mısalı, Intel 4004) sap n-uyqas texnologiyasınan paydalanıw menen ámelge asırıldı. Bunday texnologiyada qosımsha (qosımsha) elementlerdiń joq ekenligi (n-uyqas - hám p-uyqas - tranzistorlar sıyaqlı) statsionar rejimde ener-giyani nol tutınıw qılıw menen inverterlarni ámelge asırdı. Nátiyjede payda bolǵan energiya tutınıwı joqarıdan joqarıda bir kristalǵa birlestirilishi múmkin bolǵan logikalıq elektronlar sanın qattı sheklep qoydı; sol sebepli 1980-lerde CMOS-ga ótiw, texnologiyanı keńeytiw jáne de tıǵızraq integraciyaǵa múmkinshilik bergeninde, aldınan shama qılıw múmkin edi.
CMOP (metall -oksid-yarım ótkeriwshiniń komplementar dúzilisi; eń. CMOS, complementary metal -oxide-semiconductor) - integral mikrosxemalar jaratıw ushın yarım ótkeriwshi texnologiyaları kompleksi hám oǵan sáykes keletuǵın chip dızaynları. Zamanagóy cifrlı chiplarning kópshiligi CMOS.
Ulıwma alǵanda, at KMDP (metall -dielektrik-yarım ótkeriwshi dúzilisi menen). CMOS texnologiyası túrli ótkezgishlik kanalları menen ajıratılǵan qapılı yarım qorǵawshı tranzistorlardan paydalanadı. Bipolyar texnologiyalar (TTL, ESL hám basqalar) menen salıstırǵanda CMOS mikrosxemalar ayriqsha ózgesheligi (kóbinese, biz energiya tek logikalıq mámleketlikler kommutatsiya waqtında tutınıw etiledi, dep shama qılıw múmkin) statikalıq rejiminde júdá kem quwat tutınıwı esaplanadı. Basqa MOP strukturaları (N-uyqas, P-uyqas) menen salıstırǵanda CMOS dúzilisi ayriqsha ózgesheligi bir orında jergiliklilestirilgen n-hám p-kanal Field tranzistorlar kristall bar ekenligi esaplanadı. Sebepli elementler CMOP-sxemalar ortasında kem aralıq úlken tezlik hám kem energiya tutınıwı bar, lekin ol jáne de quramalı jumıslap shıǵarıw procesi hám xrustal maydanında kem qabarǵan jerlew qısıqlıǵı menen ańlatpalanadı.
Sol sıyaqlı texnologiyaǵa kóre, izolyatsiya etilgen deklanşör (MOSFET, metall -oxide-semiconductor field-effect transistor) menen bólek Field transistors islep shiǵarıladı.
1963 DAGI CMOP sxemaları Fairchild Semiconductor kompaniyasınan Frank Vonlas tárepinen oylap tabıw etilgen, CMOS texnologiyası boyınsha birinshi chiplar 1968 de jaratılǵan. Uzaq waqıt dawamında CMOP energiya tejovchi, biraq TTL ga aste alternativ retinde qaraldi, sol sebepli CMOP chiplari elektron saatlarda, kalkulyatorlarda hám energiya tutınıwı júdá zárúrli bolǵan basqa batareya quwatlı apparatlarda qollanildi.
1990 jılǵa kelip, chiplarning integraciyalashuv dárejesiniń asıwı menen elementlerge energiya tarqatıw mashqalası payda boldı. Nátiyjede, CMOP texnologiyası qazanǵan jaǵdayda edi. Waqıt ótiwi menen bipolyar tranzistorlarǵa tiykarlanǵan texnologiyalarda ámeldegi bolmaǵan kommutatsiya tezligi hám ornatıw qısıqlıǵı erisildi.

Erte CMOS sxemaları elektrostatik aǵıslarǵa júdá hálsiz edi. Endi bul mashqala tiykarınan hal etińip atır, biraq CMOP chiplarini ornatıwda elektr tokın alıp taslaw ushın sharalar kóriw usınıs etiledi.

Dáslepki basqıshlarda CMOP kletkalarında qatlamlar islep shıǵarıw ushın alyuminiy isletilingen. Keyinirek, deklanşörün tek konstruktiv element retinde emes, bálki, sonıń menen birge, aǵıs derek aymaqların qabıllawda nıqap retinde paydalanıwdı óz ishine alǵan óz-ózinen ustap turatuǵın texnologiya payda bolıwı menen baylanıslı halda, polikristalli silikon qaqpaq retinde qollanila baslandı.
Mısal ushın, KMOP texnologiyası tiykarında qurılǵan 2 hám-joq qaqpaqınıń diagrammasın kórip shıǵıń.

Eger A hám B jazıwları joqarı bolsa, hár eki tranzistor da tómengi bólekten ashıq hám eki joqarı da jabıq, yaǵnıy shıǵıw erga jalǵanǵan.
Eger kiriwler keminde bir tómen dárejede fayl bolsa, joqarıda tiyisli tranzistor ashıq boladı, hám tómengi-jabıq. Sonday etip, shıǵıw quwatı menen baylanısadı hám erdan ajratıladı. Diagrammada hesh qanday júk qarsılıgı joq, sol sebepli statikalıq jaǵdayda, tek jabıq tranzistorlar arqalı aǵıs aǵısları MMO diywalınan oqib shıǵadı hám quwat tutınıwı júdá tómen. Kommutatsiya waqtında elektr energiyası tiykarınan qaqpaq hám ótkeriwshilerdiń tanklarini qayta zaryad qılıw ushın sarplanadı, sol sebepli tutınıw (hám tarqaq ) quwat bul giltlerdiń chastotasına (mısalı, protsessorning saat tezligine) sáykes keledi. 2 I chipining konfiguratsiya suwretinde-hár qıylı kanal ótkezgishligine iye bolǵan eki óz-ara yarım ótkeriwshili tranzistorlar isletilingenligi kórsetilmagan. Eger qapılardıń hár biri tómen bolsa hám tómengi eki qapılı yarım ótkeriwshi tranzistorı hár eki qapı joqarı bolsa, logikalıq elementtiń shıǵıwında joqarı dárejeni tashkil etse, joqarı eki qapılı yarım ótkeriwshi logikalıq elementtiń shıǵıwında joqarı dárejeni payda etedi. Sonı atap ótiw kerek, n-kanal hám p-kanal tranzistorların almastırıw aqırǵı waqıtqa iye bolǵanı ushın qısqa waqıt ishinde tranzistorlardıń hár eki túri de ashılıwı múmkin hám quwat shınjırları ortasında impuls aǵımı payda boladı. Bul energiya sarpın asırıwǵa alıp keledi.