”digital” ic konstruktion
DESCRIPTION
”Digital” IC konstruktion. Viktor Öwall. Transistorn: en förstärkare. Power Supply. Korrekt?. drain. gate. source. En transistor kan användas på många olika sätt, t.ex. för att förstärka en elektrisk signal. Energin måste tillföras från t.ex. ett spänningsaggregat. Ground. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/1.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
”Digital”IC konstruktion
Viktor Öwall
![Page 2: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/2.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Transistorn: en förstärkare
gate drain
source
Ground
Power Supply
En transistor kan användas på många olika sätt, t.ex. för att förstärka en elektrisk signal.
Energin måste tillföras från t.ex. ett spänningsaggregat.
Korrekt?
![Page 3: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/3.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Transistorn: en förstärkare
gate drain
source
Ground
Power Supply
En transistor kan användas på många olika sätt, t.ex. för att förstärka en elektrisk signal.
Energin måste tillföras från t.ex. ett spänningsaggregat.
![Page 4: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/4.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Analogt kontra digitalt
Analogt• få komponenter• låg effekt• ”verkliga” signaler
Digitalt• Hög precision• Komplexare algoritmer• Lagringskapacitet
CD/DVD, MP3, Digitalkamera,GSM, datorer, etc, etc
![Page 5: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/5.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
CMOS symboler
gate
drain
source
NMOS PMOS
VanligastDigitalt
Bulken/Substratet förutsätts kopplat till GND/VDD om inget annat anges
![Page 6: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/6.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Vad är en transistor?
p-N-Channel
GateDrainSource
n+n+
Halvledarkomponent 1 2 3 4 5VDS [V]
I D
VGS
Id
Elektriska förhållanden
gm V gs goV gs V ds
drain
source
gateSmåsignalmodell
GND
VDD
Digitalt - Switchar
![Page 7: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/7.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
NMOS som switch
1 2 3 4 5VDS [V]
I D
VGS=3V
VGS=5V
VGS=4V
vin
vin=“låg” öppen
vin=“hög” sluten
![Page 8: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/8.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
PMOS
-5 -4 -3 -2 -1VDS [V]
ID
VGS=-3V
VGS=-5V
VGS=-4V
vin
VDD
![Page 9: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/9.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Digitala kretsarCMOS Inverteraren
GND
VDD
![Page 10: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/10.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
CMOS Inverterarenmed transistorn som switch
GND
VDD
![Page 11: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/11.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
CMOS Inverterarenmed transistorn som switch
GND
VDD
“hög” in
NMOS slutenPMOS öppen
Ut kopplad till GND
“låg”
![Page 12: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/12.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
CMOS Inverterarenmed transistorn som switch
GND
VDD
“låg” in
NMOS öppenPMOS sluten
Ut kopplad till VDD
“hög”
![Page 13: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/13.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
CMOS Inverterarenmed transistorn som switch
GND
VDD
ID
![Page 14: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/14.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
CMOS Inverterarenmed transistorn som switch
GND
VDD
![Page 15: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/15.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
CMOS Inverteraren
VOUT
V IN
Ideal ”Verklig”
1 2 3 4 5
VOUTN OffP Lin
V IN
1
2
3
4
5
N LinP Off
N SatP Sat
N SatP Lin
N LinP Sat
![Page 16: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/16.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
P-Substrate
N-Well
N-Channel
P-Channel
![Page 17: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/17.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Logiska grindar, NAND
VDD
A B
B
GND
A
A B UT
0
1
1
1 1
0
0
0
1
1
10UT
Sanningstabell
![Page 18: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/18.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Logiska grindar
VDD
B
GND
A B UT
0
1
1
1 1
0
0
0
1
1
10UT
Sanningstabell
A
A
B
![Page 19: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/19.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Logiska grindar
VDD
B
GND
A B UT
0
1
1
1 1
0
0
0
1
1
10UT
Sanningstabell
A
A
B
![Page 20: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/20.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Logiska grindar
VDD
B
GND
A B UT
0
1
1
1 1
0
0
0
1
1
10UT
Sanningstabell
A
A
B
![Page 21: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/21.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Logiska grindar
VDD
B
GND
A B UT
0
1
1
1 1
0
0
0
1
1
10UT
Sanningstabell
A
A
B
![Page 22: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/22.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Logiska grindar
A
GND
B
AND
VddVdd
NAND
PMOS
NMOS
GND
Vdd
&
Amerikansk
A B NAND
0
1
1
1 1 0
0
0 1
1
10
NAND + Inverter AND
Europeisk
VDD
A B
B
NANDf
GND
ANDf
A
AND
0001
![Page 23: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/23.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Two Input
NAND/AND
0.8 m
CMOS
NAND
Inverter
![Page 24: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/24.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Logisk Funktion?
VDD
A
B
B
GND
A
A B UT
UT
Sanningstabell
0
1
1
1 1
0
0
0
![Page 25: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/25.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Logisk Funktion: NOR
VDD
A
B
B
GND
A
A B UT
UT
Sanningstabell
0
1
1
1 1
0
0
0
0
0
0
1
≥ 1
Amerikansk Europeisk
![Page 26: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/26.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
...och nu en adderare
i+1bi+1a ibia
icin
i+1cout
msbbmsba
msbcin
msbcout
1 bit
minnessiffra
lsb = least signifcant bit
msb = most signifcant bit
![Page 27: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/27.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Heladderare i CMOS, 1 bit
Co
C
BA B
A
A
B
B A
C
C
C
C
C
A
A
A
A
B B
B
B
S
VDD
VDD
VDD
VDD
SCo
A och B: inC: minne inS: summaCo: minne ut
![Page 28: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/28.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
14 bitars adderare
![Page 29: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/29.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Integrerade kretsar av olika komplexitet
FFT - 1 Million Transistorer
Filter - 10000 Transistorer
AND-Gate 6 Transistorer
![Page 30: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/30.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Och sen går vi bara vidare!Intel Pentium 4 (2000)
42 million transistors0.18m / 1.5GHz
![Page 31: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/31.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Moores LagAntalet transistorer per chip dubbleras var år. (1965)
Ändrar 1975 till vartannat år.
Gordon MooreEn av Intels grundare
![Page 32: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/32.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
32
Moores lag 2007
>2 milliarder transistor idag
![Page 33: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/33.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Så vad är problemet?
• Fysiken• Hastigheten• Effektförbrukningen
Det är L som anger processen, t.ex. 45nm
![Page 34: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/34.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Hastigheten
Minskad kapacitans ger snabbare krets vilket kommer med ny process.
Högre matningsspänning ger snabbare kretsar men transistorerna brinner upp och...
2L
)( TDD
DDpd VVk
VCT
fkV
CT
DD
Lpd
1
om TDD VV
Grov approximation idag!
![Page 35: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/35.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Effektförbrukningen
Charge
VDD
Discharge
2dynamic L DDP f C V
Kvadraten gör att vi speciellt vill sänka VDD långsammare kretsar
![Page 36: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/36.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Klockning av processorer!Intel Pentium 4 (2000)
42 million transistors0.18m / 1.5GHz
Om jag skickar in en klocka
här.
Hur ser den ut här?
Kanske så här.Och hur bra
funkar datorn då?
Ofta mer än 50% av effekten i att ”fixa till” klockan.
![Page 37: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/37.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
37
CPU power consumption
www.xbitlabs.com
Pentium IV chip area(i 130 nm technology)
1.3 cm2
Detta ger ca. 100 W/cm2 som måste transporteras bort,dvs säga kylning.
Jämförelse: Den här ger ca 10 W/cm2.
![Page 38: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/38.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Klockfrekvensen ökar inte längre
Vad gör vi?
http://www.linuxjournal.com/article/9361http://www.tomshardware.com/reviews/
Vi går till multipla kärnor!
![Page 39: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/39.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
39
From Intel presentation ISSCC, Feb´09
From: The New Era of Scaling in an SoC World, ISSCC 2009Mark Bohr, Senior Fellow, Intel, Hillsboro, OR
19852008
![Page 40: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/40.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Några Multi-core processorer
Multi-core processorer där vi ökar beräkningskapaciteten utan att öka klockfrekvensen.
Fujitsu FR-V, 2005, 83M trans.
Intel KEROM dual coreISSCC 07, 290M trans.
IBM/Sony/Toshiba CellISSCC 05, 234M trans.
![Page 41: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/41.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Ett annat problem:Hur avstängd är transistorn?
1 2 3 4 5VDS [V]
I D
VGS=3V
VGS=5V
VGS=4V
vin=“låg” öppen
Dvs, hur stor är ID här?
![Page 42: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/42.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
N-kanal
bildas när en positiv gate-source spänning, VGS, större än tröskelspänningen, VT, appliceras.
Från Nolle-föreläsningen
0 ( 2 2 )T T F SB FV V V
p-
n+ n+
GateDrainSource
Gate-oxid(isolerande)
substrat
F Fermi Potential
![Page 43: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/43.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Hur stor är ID vid avstängd?
VGVT
ln
( I D
S)
IOFF
Under tröskelspänningen
0 00GS T TV V V
k koff GSI I e V I e
Länge ignorerade man Ioff för de flesta tillämpningar.
![Page 44: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/44.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Om vi sänker VDD måste vi sänka VT för att få hastighet.
VGVT
ln
( I D
S)
IOFF
Under tröskelspänningen
0 00GS T TV V V
k koff GSI I e V I e
…och då ökar Ioff!
![Page 45: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/45.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
VT skalning: VT/IOFF Trade-off
När VT minskar ökar hastigheten men läckströmmarna ökar!
Prestanda mot Läckströmmar:
VT IOFF
High VT
VG
VTH
ln
( I D
S)
IOFFH
Low VT
VTL
IOFFL
![Page 46: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/46.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Och så lite om minnen.
2006-11-16 ETI 125 - Föreläsning 11 46
Oerhört viktig del i de flesta applikationer!Stora minne blir långsamma I “datorer” har vi ofta en minneshirarki som möjliggör både
• Stor lagringsvolymm och• Snabb access
CPURegisters+Cache L1
CacheL2
Main memory
RAM
Harddrive/disc/disk
Snabbare
Större
Transistor minnen
Vanligtvis flera nivåer cache
?
SSD - Solid State Drives
![Page 47: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/47.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
2006-11-16 ETI 125 - Föreläsning 11 47
Utvecklingen av massminnen
![Page 48: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/48.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
2006-11-16 ETI 125 - Föreläsning 11 48
Utvecklingen av massminnen
170MB-1990
5GB-1997
120 GB US$179
4GBUS$199
Siffror från 2006
![Page 49: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/49.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
49
Vad är ett Flashminne?
Halvledarminnen:• ROM – Read Only Memory
• RAM – Random Access Memory
• FLASH
![Page 50: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/50.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Vad är ett Flashminne?Halvledarminnen:• ROM – Read Only Memory
– data är statisk– finns kvar när strömmen slås ifrån
• RAM – Random Access Memory– data kan både läsas och skrivas– försvinner när strömmen slås ifrån
• FLASH– data kan både läsas och skrivas– finns kvar när strömmen slås ifrån
![Page 51: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/51.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
ROM
bit0
VDD
Pull Up
bit1 bit2 bit3
GND
GND
word2
word3
word1
word0
Placeringen av transistorer bestämmer minnesinnehållet!
![Page 52: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/52.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
2007-09-03 ESS010 - Konsumentelektronik: Överblick
52
p-
n+ n+
GateDrainSource
Gate-oxid(isolerande)
substrat
WAFER
MOS transistorn
![Page 53: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/53.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
2007-09-03 ESS010 - Konsumentelektronik: Överblick
53
Flash minnen– floating gate transistors
n+ n+
Floating gate Control gate
I ett Flash-minne har vi en speciell transistor. Alla platser i minnet har en transistor men vi kan elektriskt kontrollera funktionaliteten av minnescellen.
• EPROM, EEPROM och Flash har olika sätt att styra transistorn.
WL
BL
![Page 54: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/54.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
ROM
bit0
VDD
Pull Up
bit1 bit2 bit3
GND
GND
word2
word1
word0
Address-avkodning
addr0 addr1
N address bits
2N words
word3
![Page 55: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/55.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
ROM
?
VDD
Pull Up
? ? ?
GND
GND
0
1
0
Address-avkodning
0 1
0
![Page 56: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/56.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
ROM
?
VDD
Pull Up
? ? ?
GND
GND
0
1
0
Address-avkodning
0 1
0
“1” “1” “1” “1”
![Page 57: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/57.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
ROM
0
VDD
Pull Up
1 1 0
GND
GND
0
1
0
Address-avkodning
0 1
0
“1” “1” “1” “1”
![Page 58: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/58.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Flash minnen – Floating gate transistors
n+ n+
Floating gate Control gate
Floating gate är inte kontakterda– Om vi laddar floating gate mycket negativt Ingen kanal Ingen transistor
– Om ingen laddning Kanal Transistor
WL
BL
![Page 59: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/59.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
FLASH stucture
VDD
Pull Up
GND
GND
word2
word3
word1
word0
Floating gate transistors everywhere!
![Page 60: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/60.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
FLASH write, e.g. trap charge
VDD
Pull Up
GND
GND
word2
word3
word1
word0
= trapped charge. Transitor is always off Same content as ROM.
![Page 61: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/61.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Så vart är vi på väg?
![Page 62: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/62.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Wrap-Gate FETs
Nanowire Transistor
Wrap-gates
1 μm
Drain
SourceWrap-gate
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
I sd
(mA
)
1.51.00.50.0
Vsd (V)
Vg= -2 V to 2.4 V, Vstep 0.2 V
Vg =2.4 V
Device layout
![Page 63: ”Digital” IC konstruktion](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022062314/56814833550346895db553b2/html5/thumbnails/63.jpg)
Viktor Öwall, Inst. för Elektro- och Informations Teknologi, Lunds Universitet, www.eit.lth.se
Mer om allt detta i
ETI130 Digital IC konstruktion