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集成电路的结构和组成

本站为您提供的集成电路的结构和组成,先来讲一讲,为啥大家都说芯片里有成万上亿个晶体管?晶体管是什么东东?感兴趣的可以看看这一部分。

  先来讲一讲,为啥咱们都说芯片里有成万上亿个晶体管?晶体管是什么东东?感兴趣的能够看看这一部分。

  一、纸上谈IC

  一般的,咱们用由上而下的层级来知道集成电路,这样便于了解,也更有条理些。

  (1)体系级

  以手机为例,整个手机是一个杂乱的电路体系,它能够打电话、能够玩游戏、能够听音乐、能够哔–。它由多个芯片以及电阻、电感、电容相互衔接而成,称为体系级。(当然,跟着技能的开展,将一整个体系做在一个芯片上的技能也现已呈现多年——SoC技能)

  (2)模块级

  在整个体系中分为许多功能模块各司其职。有的办理电源,有的担任通讯,有的担任显现,有的担任发声,有的担任统领大局的核算,等等。咱们称为模块级。这里边每一个模块都是一个庞大的范畴,都集合着许多人类才智的结晶,也养活了许多公司。

  (3)寄存器传输级(RTL)

  那么每个模块都是由什么组成的呢?以占整个体系较大份额的数字电路模块(它专门担任进行逻辑运算,处理的电信号都是离散的0和1)为例。它是由寄存器和组合逻辑电路组成的。

  所谓寄存器便是一个能够暂时存储逻辑值的电路结构,它需求一个时钟信号来操控逻辑值存储的时刻长短。

  实践中,咱们需求时钟来衡量时刻长短,电路中也需求时钟信号来统筹安排。时钟信号是一个周期安稳的矩形波。实践中秒钟动一下是咱们的一个根本时刻尺度,电路中矩形波震动一个周期是它们国际的一个时刻尺度。电路元件们依据这个时刻尺度相应地做出动作,履行义务。

  

  组合逻辑呢,便是由许多“与(AND)、或(OR)、非(NOT)”逻辑门构成的组合。比方两个串联的灯泡,各带一个开关,只要两个开关都翻开,灯才会亮,这叫做与逻辑。

  一个杂乱的功能模块正是由这许许多多的寄存器和组合逻辑组成的。把这一层级叫做寄存器传输级。

  

  图中的三角形加一个圆圈是一个非门,周围的器材是一个寄存器,D是输入,Q是输出,clk端输入时钟信号。

  (4)门级

  寄存器传输级中的寄存器其实也是由与或非逻辑构成的,把它再细分为与、或、非逻辑,便抵达了门级(它们就像一扇扇门相同,阻挠/答应电信号的进出,因而得名)。

  (5)晶体管级

  无论是数字电路仍是模仿电路,到最底层都是晶体管级了。一切的逻辑门(与、或、非、与非、或非、异或、同或等等)都是由一个个晶体管构成的。因而集成电路从微观到微观,到达最底层,满眼望去其实满是晶体管以及衔接它们的导线。

  前期的时分双极性晶体管(BJT)用的比较多,俗称三极管。它连上电阻、电源、电容,自身就具有扩大信号的效果。像堆积木相同,能够用它构成各式各样的电路,比方开关、电压/电流源电路、上面说到的逻辑门电路、滤波器、比较器、加法器乃至积分器等等。由BJT构建的电路咱们称为TTL(Transistor-Transistor Logic)电路。BJT的电路符号长这个姿态:

  

  

  后来金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的呈现,以优秀的电学特性、超低的功耗横扫IC范畴。除了模仿电路中BJT还有身影外,根本上现在的集成电路都是由MOS管组成的了。相同的,由它也能够搭起来不计其数种电路。并且它自身也能够通过恰当衔接用来作电阻、电容等根本电路元件。MOSFET的电路符号如下:

  

  如上所述,在实践工业生产中,芯片的制作,实践上便是不计其数个晶体管的制作进程。

  实践中制作芯片的层级次序就要反过来了,从最底层的晶体管开端一层层向上建立。

  根本上,依照“晶体管-》芯片-》电路板” 的次序,咱们终究能够得到电子产品的核心部件——电路板。

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