რა არის ურთიერთობა HCMOS-სა და LVCMOS-ს შორის?
ინტეგრირებული მიკროსქემის ტექნოლოგიის ევოლუციისა და ტაქსონომიის პერსპექტივიდან CMOS-ს, HCMOS-სა და LVCMOS-ს არ აქვთ მარტივი პარალელური ან შემცვლელი ურთიერთობა. ამის ნაცვლად, ისინი ქმნიან იერარქიულ სისტემას, რომელიც კატეგორიზებულია სხვადასხვა განზომილებებისა და მახასიათებლების გადაფარვის საფუძველზე.
ძირითადი ურთიერთობა შეიძლება განისაზღვროს შემდეგნაირად: LVCMOS არ არის HCMOS-ის შემდეგი-თავის მემკვიდრე, არამედ ძირითადი განშტოება, რომელიც კლასიფიცირდება "ძაბვის დომენის" მიხედვით. შესრულების თვალსაზრისით, თანამედროვე LVCMOS მოწყობილობებმა სრულად აჯობა ადრეულ HCMOS მოწყობილობებს. ეს ორი ეკუთვნის კონცეფციებს სხვადასხვა განზომილებაში და უაღრესად ინტეგრირებულია თანამედროვე ტექნოლოგიებში.
1. ძირითადი საფუძველი: CMOS ტექნოლოგია
CMOS ტექნოლოგია ემსახურება როგორც საფუძველს ყველა შემდგომი ვარიანტისთვის. მისი განმსაზღვრელი მახასიათებელია დამატებითი P-MOS და N-MOSFET-ების გამოყენება ინვერტორების ან სხვა ლოგიკური კარიბჭის შესაქმნელად, თეორიულად ნულოვანი სტატიკური ენერგიის მოხმარების მისაღწევად. აქ განხილული ყველა HCMOS და LVCMOS მოწყობილობა იზიარებს ამ ფუნდამენტურ მახასიათებელს.
2. ტექნოლოგიის ევოლუცია შესრულების თაობებზე დაფუძნებული (პირველადი განზომილება)
ეს განზომილება კლასიფიცირდება დროისა და შესრულების მიხედვით, რაც ასახავს წარმოების პროცესებში მიღწევებს.
ტრადიციული CMOS (მაგ., 4000 სერია)
მახასიათებლები: იყენებს ადრეულ-საწარმოო პროცესებს დიდი ზომის ფუნქციებით და მაღალი პარაზიტული ტევადობით. ის გთავაზობთ ოპერაციული ძაბვის ფართო დიაპაზონს (3–15 ვ), მაგრამ განიცდის გავრცელების ხანგრძლივ შეფერხებებს (~ 100 წმ), დაბალი სიჩქარით და სუსტი გამომავალი მართვის შესაძლებლობით.
HCMOS (მაღალი-CMOS)
მახასიათებლები: ტრანზისტორის ზომების პროპორციულად შემცირებით მნიშვნელოვნად მცირდება მოწყობილობების პარაზიტული ტევადობა და კარიბჭის ტევადობა. ეს გაუმჯობესება მკვეთრად ამცირებს გავრცელების შეფერხებებს (~10 წმ-მდე) და ინარჩუნებს დაბალი სტატიკური ენერგიის მოხმარებას. ასევე მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია მისი გამომავალი მართვის შესაძლებლობა.
აკადემიური პოზიციონირება: HCMOS წარმოადგენს ისტორიულ ტექნოლოგიურ კვანძს. ეს იყო წერტილი, სადაც CMOS ტექნოლოგიამ მიაღწია და გადააჭარბა TTL-ის ძირითადი ლოგიკის სიჩქარეს იმ დროისთვის, დაამყარა CMOS-ის ყოვლისმომცველი უპირატესობები როგორც შესრულებაში, ასევე ენერგიის მოხმარებაში. მისი ტიპიური წარმომადგენელია 5V-ოპერაციული 74HC სერია. უნდა აღინიშნოს, რომ HCMOS არის მაღალი-სიჩქარის CMOS-ის აბრევიატურა და არა მაღალი-ძაბვის CMOS. პრაქტიკულ გამოყენებაში ტერმინი მაღალი-ძაბვის CMOS იშვიათად გამოიყენება; საჭიროების შემთხვევაში, ის უნდა იყოს შემოკლებული, როგორც HVCMOS.
3. არქიტექტურის კლასიფიკაცია მიწოდების ძაბვის მიხედვით (სხვა ჯვარი-განზომილება)
ეს განზომილება სტანდარტიზებულია მიწოდების ძაბვით და ემთხვევა შესრულებას-დაფუძნებულ განზომილებას.
5V CMOS
მოყვება ადრეული ტრადიციული CMOS და HCMOS მოწყობილობების უმეტესობა (მაგ., 74HC სერია). ეს იყო პირველი ფართოდ სტანდარტიზებული ძაბვის დომენი.
დაბალი-ძაბვის CMOS
განმარტება: ზოგადი ტერმინი ყველა CMOS ლოგიკური ოჯახისთვის, ოპერაციული ძაბვით 5 ვ სტანდარტზე მნიშვნელოვნად დაბალი. მისი განვითარება, უპირველეს ყოვლისა, განპირობებულია ენერგიის მოხმარების დინამიური ოპტიმიზაციით, რადგან წრედის დინამიური ენერგიის მოხმარება პროპორციულია მიწოდების ძაბვის კვადრატისა.
ქვეკატეგორიები: LVCMOS შემდგომში იყოფა ძაბვის მიხედვით, რათა შექმნას სტანდარტების სერია:
3.3V (LVCMOS): მაგ., 74LVC სერია
2.5V, 1.8V, 1.5V, 1.2V და ა.შ.: პროცესის კვანძების წინსვლისას, ოპერაციული ძაბვები მცირდება.
კუთვნილება და თანამედროვე ინტეგრაცია
ისტორიული დაქვემდებარება: ტექნოლოგიური განვითარების ისტორიაში, HCMOS (მაგ., 74HC) არის CMOS ტექნოლოგიის შესრულების ქვეკლასი.
ჯვარედინი-განზომილებიანი გადახურვა: HCMOS (ხაზს უსვამს სიჩქარეს) და LVCMOS (ხაზს უსვამს ძაბვას) არის ცნებები, რომლებიც დაფუძნებულია სხვადასხვა კლასიფიკაციის კრიტერიუმებზე. ერთი ჩიპი შეიძლება მიეკუთვნებოდეს ორივე კატეგორიას ერთდროულად.
მაგალითად, 74HC სერია არის 5V HCMOS.
74LVC სერია არის 3.3V LVCMOS, ხოლო მისი სიჩქარის შესრულება ზოგადად აღემატება 74HC სერიებს. ამრიგად, 74LVC არის LVCMOS და სრულად აკმაყოფილებს "მაღალ-სიჩქარის" მახასიათებელს.
თანამედროვე ინტეგრაცია და ტერმინოლოგიის ევოლუცია:
დღევანდელ სუბმიკრონულ და ღრმა-სუბმიკრონულ CMOS პროცესებში დაბალი ძაბვა გახდა მაღალი სიჩქარისა და ენერგიის დაბალი მოხმარების მიღწევის წინაპირობა. ამიტომ, ყველა ახლად შექმნილი CMOS ინტეგრირებული სქემები თავისებურად არის "დაბალ-ძაბვის".
"მაღალი-სიჩქარე" აღარ არის ეტიკეტი ექსკლუზიური პროდუქტის სერიებისთვის, არამედ თანამედროვე CMOS ტექნოლოგიის უნივერსალური მახასიათებელი. აკადემიურ და საინჟინრო პრაქტიკაში, ტერმინი "HCMOS" ხშირად გამოიყენება ზოგადად ყველა მაღალი-ეფექტურობის CMOS სქემებზე, რომლებიც დაფუძნებულია თანამედროვე პროცესებზე და ამ სქემების დიდი უმრავლესობა მიეკუთვნება LVCMOS კატეგორიას.
თანამედროვე კონტექსტში:
CMOS: როგორც ტექნოლოგიის ქოლგა ტერმინი, კრისტალური ოსცილატორის გამომავალ სიგნალებში, ის კონკრეტულად აღნიშნავს ერთ-დაბოლოებული კვადრატული ტალღის სიგნალის გამომავალს.
HCMOS: მისი ფართო გაგებით, იგი აღწერს თანამედროვე CMOS სქემების მაღალი-ეფექტურობის ატრიბუტებს.
LVCMOS: ის ნათლად განსაზღვრავს დაბალი ოპერაციული ძაბვის ელექტრულ სტანდარტს.
ამიტომ, "3.3V, მაღალი-სიჩქარიანი CMOS სიგნალის" აღწერისას უფრო ზუსტი აკადემიური გამოხატულებაა: ეს სიგნალი შეესაბამება LVCMOS (მაგ., LVC) ელექტრო სტანდარტს და ავლენს თანამედროვე CMOS პროცესების მაღალი-სიჩქარის მახასიათებლებს. როგორც საეტაპო ტექნოლოგია, HCMOS-ის ძირითადი მემკვიდრეობა-შესრულების გაუმჯობესება პროცესის მასშტაბის გზით-მემკვიდრეობით იქნა მიღებული და აჯობა ყველა თანამედროვე LVCMOS ტექნოლოგიას. ეს ორი ცნება თეორიულად განსხვავებულ განზომილებებს მიეკუთვნება და სრულად არის ინტეგრირებული პრაქტიკულ პროგრამებში.