Группа : тт-13-20p Выполнил(а): убайдов с

Классификация ПЛМ

Тип ПЛМ	Способ программирования	Программируемый элемент	Возможность вы­борочной электри­ческой перезаписи
ПЛМ, МаБИСРС	Маской металла	Контакт к выводу (области) транзистора (диода)	Нет
	Маской контактных пленок в оксидной пленке	То же	«»
	Маской окон для тонкого оксида	Затвор МОП-транзистора	«»
	Электрический	Металлическая, поликремниевая, диэлектрическая перемычка, p-n переход	«»
	Лазерным лучом	Металлическая перемычка	«»
РПЛМ,	Электрический	МНОП-транзистор	Есть
МаБИСПА		Лавинный МОП-транзистор	Нет (возможно полное стирание)
		Лавинный МОП-транзистор с насыщением	Есть
РПЛМ	Электрический	Аморфный полупроводник	«»

Рис.7. Фрагмент диодной ПЛМ
Разработаны и применяются однократно программируемые ПЛМ и много­кратно программируемые – репрограммируемые ПЛМ (РПЛМ). Развиваются ме­тоды проектирования и производства матричных БИС с реконструируемыми со­единениями (МаБИСРС) и с программируемой архитектурой (МаБИСПА) – суб­системы на пластинах. Классификация ПЛМ приведена в табл.1.

Программируемые логические матрицы с масочным программированием

Программирование с использованием масок (фотошаблонов) металлизации или контактных окон в оксиде широко применяется в ПЛМ на основе биполяр­ных транзисторов и диодов.


Рис.8. Фрагмент ПЛМ на БТ
На рис.7 показана схема соединений элементов в диодной ПЛМ. Входные сигналы положительной полярности подаются на входы а – е, произведения М₀ – М₂ снимаются с нагрузочных резисторов R. Пре­имуществами диодных матриц являются простота и малая занимаемая на кристалле площадь, а недостат­ком – значительные токи, потребляемые по входам матрицы.
Использование многоэмиттерных транзисторов вместо диодов позволяет существенно уменьшить входные токи (в B_N раз, B_N –нормальный коэффициент передачи тока транзистора) и повысить быстродейст­вие ПЛМ. На рис.8 представлена схема фрагмента ПЛМ на биполярных многоэмиттерных транзисторах.
Матрицы на основе МОП-транзисторов обеспе­чивают наиболее высокую плотность компоновки эле­ментов, имеют минимальную потребляемую мощность, однако уступают по быстродейст­вию матрицам на биполярных транзисторах.
Достоинством ПЛМ с масочным про­граммированием являются малая площадь и высокая надежность, что обусловило их широ­кое применение в составе специализированных и микропроцессорных БИС. Такие ПЛМ одно­кратно программируются изготовителем в про­цессе производства микросхемы, что сужает область их применения.
Большей гибкостью, особенно при ис­пользовании в периферийных устройствах, об­ладают электрически программируемые ПЛМ, “настройка” которых на реализацию заданных функций выполняется пользователем.

Электрически программируемые логические матрицы

Рис.9. Элементы ПЛМ с электрическим программированием
На рис.9 показаны наиболее распространенные элементы матриц с элек­трическим программирова­нием. Программирование осуществ­ляется расплавлением перемычек (обычно нихромовых или поликрем­ниевых) или пробоем диодов (p-n переходов или барьеров Шотки).
Перемычки имеют сопротив­ление около 10 Ом и расплав­ляются (размыкаются) при пропус­кании через них импульса тока, ам­плитуда которого значительно больше амплитуды тока считывания. Для разрушения нихромовых или поликремниевых перемычек доста­точно тока 20…50 мА; время расплавления составляет 10…200 мс.
Диоды пробиваются (закорачиваются) при подаче импульса обратного на­пряжения от источника с небольшим внутренним сопротивлением, дающим дос­таточный ток (200…300 мА). Это вызывает лавинный и термический пробой p-n переходов (барьера Шотки) и миграцию частиц металла внутрь полупроводника с образованием надежного низкоомного контакта (штриховые линии на рис.9). Время образования цепи 0,02…0,05 мс.
Для электрического программирования и контроля ПЛМ используются специальные установки, управляемые ЭВМ. Исходной информацией для про­граммирования и контроля являются:
таблица истинности;
признак пережигания (пробоя) лог. единиц или нулей (в зависимости от на­чальной информации незапрограммированной ПЛМ);
параметры программирующих импульсов.
Управляющая программа делает перебор адресов на входах от 00…0 до 11…1. На ПЛМ подаются питающие напряжения, а при наличии в исходной ин­формации признаков программирования – импульс пережигания (пробоя). После программирования выполняется контроль и результат проверки с указанием сов­падения (несовпадения) с таблицей истинности выводится на печать.

Матричные микросхемы с реконструируемыми соединениями

Для создания СБИС и субсистем на пластинах применяют регулярные структуры (рис.6) с матрицей ячеек достаточно большой степени интеграции.
Перспективным является использование матричных БИС с реконструируе­мыми соединениями для построения многопроцессорных субсистем. Контакты между соединительными проводниками различных уровней программируются лучом лазера (расплавляется диэлектрик), некоторые связи разрезаются.
Лазерное реконструирование при управлении от ЭВМ длится около 1 ч. Та­кие микросистемы могут содержать до 100 миллионов транзисторов.
Плотность компоновки для СБИС при минимальном размере элементов 0,5…2 мкм достигает 20 тысяч транзисторов на квадратный миллиметр.