Интегральный логический элемент

Интегральный логический элемент

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике и интегральной электронике, а более конкретно к интегральным логическим элементам цифровых БИС. С целью уменьшения занимаемой площади, повышения быстродействия, нагрузочной способности и помехоустойчивости интегрального логического элемента и устройств на его основе в него введена расположенная в горизонтальной плоскости сквозная транзитная шина, две входные шины совмещены в одной горизонтальной плоскости с двумя выходными, горизонтальные области первого и третьего резисторов расположены в общей Г-образной области "кармана" - коллекторной области девятого транзистора, причем девятый, десятый транзисторы и диод расположены в одной вертикальной плоскости. 2 ил.

Изобретение относится к вычислительой технике, а более конкретно к интегральным логическим элементам БИС. Целью изобретения является повышение нагрузочной способности, помехоустойчивости, быстродействия и уменьшение занимаемой площади. На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема логического элемента; на фиг. 2 его упрощенная топология, где пунктиром обозначен один слой межсоединений, сплошной линией соединения проводников, пустым кружком контакты к областям кристалла. Элемент содержит шину 1 нулевого потенциала, четыре входные шины 2, 3, 4, 5 и две выходные шины 6, 7, шину 8 питания и три шины 9, 10, 11 опорных напряжений, три резистора 12-14, диод 15, десять биполярных n-p-n-транзисторво 16-25 и транзисторную шину 26. Описанный элемент выполняет логическую функцию 2И-НЕ/2ИЛИ-НЕ-2И. Введение транзитной сквозной шины позволяет уменьшить площадь, занимаемую устройством на основе данного элемента при их сборке в более сложную схему. Совмещение входных и выходных шин в одной горизонтальной плоскости (шины 2 и 6, 3 и 7 на фиг. 2) позволяет уменьшить вертикальный размер элемента. Дальнейшему уменьшению размеров способствует интеграция двух резисторов 12 и 13 в общем "кармане" коллекторной области транзистора 24. Указанные факторы обеспечивают уменьшение площади, занимаемой предлагаемым устройством на кристалле микросхемы, на 15-20% по сравнению с прототипом. Из теории ЭСЛ-схем известно, что такие параметры, как быстродействие, нагрузочная способность и помехоустойчивость взаимосвязаны и зависят от мощности (диапазона изменения тока питания) в основном выходных каскадов при данных параметрах нагрузки. Улучшить эти параметры (или оставить их неизменными при изменении нагрузки) можно, увеличивая ток питания выходного каскада. При этом увеличиваются размеры (ширина) коллекторов транзисторов 24, 25 областей диода 15 и уменьшается длина резистора 13. Таким образом в данной конструкции изменения в широких пределах указанных выше параметров приводят к изменениям лишь горизонтальной составляющей (размера) элемента, тогда как размер по вертикали остается неизменным. Например, при увеличении площади элемента на 3,3% (увеличение ширины на 10% при неизменном вертикальном размере) и проектной норме 3 мкм быстродействие, нагрузочная способность и помехоустойчивость увеличиваются почти в 1,5 раза. Возможность широкого изменения параметров интегрального логического элемента при изменении лишь одной координаты особенно актуально при использовании элемента для проектирования БИС в основе САПР. За счет введения транзитной шины, противоположного расположения входных и выходных шин, оригинальной конструкции транзистора с совмещенными резисторами и выходного каскада в целом получен положительный эффект, заключающийся в уменьшении занимаемой площади, повышении быстродействия, нагрузочной способности и помехоустойчивости. Интегральный логический элемент может быть использован при разработке САПР функциональных узлов и блоков с топологически инвариантными выводами для быстродействующих БИС на основе методологии кремниевой компиляции.

Формула изобретения

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий четыре входные и две выходные шины, шину питания, общую шину и три шины опорных напряжений, три резистора, диод и десять биполярных n - p - n - транзисторов, причем входные шины соединены с базами первого, второго, пятого и шестого транзисторов, две выходные шины соединены с анодом и катодом диода, общая шина соединена с первым выводом первого резистора и коллекторами четвертого, восьмого и девятого транзисторов, шина питания соединена с первыми выводами второго и третьего резисторов, первая шина опорного напряжения соединена с базами третьего и десятого транзисторов, вторая шина опорного напряжения соединена с базой седьмого транзистора, третья шина опорного напряжения соединена с базами четвертого и восьмого транзисторов, второй вывод первого резистора соединен с коллекторами первого, пятого и шестого и базой девятого транзисторов, вторые выводы второго и третьего резисторов соединены с эмиттерами соответственно третьего и десятого транзисторов, коллектор третьего транзистора соединен с эмиттерами второго и седьмого транзисторов, коллектор второго транзистора соединен с эмиттерами первого и четвертого транзисторов, коллектор седьмого транзистора соединен с эмиттерами пятого, шестого и восьмого транзисторов, а эмиттер девятого и коллектор десятого транзисторов соединены соответственно с анодом и катодом диода, отличающийся тем, что, с целью уменьшения занимаемой площади, повышения быстродействия, нагрузочной способности, помехоустойчивости и снижения затрат на проектирование микросхем на его основе, шины питания и опорного напряжения выполнены параллельными друг другу, введена расположенная параллельно указанным шинам сквозная транзитная шина, две входные шины совмещены в одной плоскости, параллельной шине питания, с двумя выходными шинами, расположенными параллельно шинам питания, первый и третий резисторы расположены в общей изолированной области, совмещенной с коллектором девятого транзистора и выполненной Г-образной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2