晶体管阵列及其逻辑设计方案应用

晶体管规则阵列设计技术

VLSIC是高度复杂的集成系统，为保证设计的正确性并且降低设计难度，提高设计效率，避免由于在版图设计过程中采用复杂结构而引入不可靠因素，因此，在VLSI的设计技术中大量地采用规则结构，晶体管规则阵列设计技术就是其中之一。在这个结构中的基本单元就是MOS晶体管或CMOS晶体管对。4.1晶体管阵列及其逻辑设计应用ROM是最常用的晶体管规则阵列，它以晶体管的有无来确定存储的信号是“0”或“1”。4.1.1全NMOS结构ROM

动态NMOS或非结构ROM4.1.2ROM版图1.NMOS或非结构ROM版图

2.NMOS与非结构ROM版图

对于并联形式的器件采用不制作或开路的方法去除；对于串联形式的器件采用不制作或短路的方法去除；对于NMOS管，可以不做栅或漏；对于NMOS管，采用离子注入的方法可去除：1）并联结构，采用提高开启电压实现开路，注入与衬底相同的杂质；2）串联结构，采用降低开启电压到负向（耗尽）实现短路，注入与衬底相反的杂质。对器件编程的技术小结：例题：按照真值表，用NMOS或非ROM结构电路实现逻辑。

地址译码器（输入变量组合的枚举）：4.2MOS晶体管开关逻辑

MOS开关晶体管逻辑是建立在“传输晶体管”或“传输门”基础上的逻辑结构，所以又称为传输晶体管逻辑。信号的传输是通过导通的MOS器件，从源传到漏或从漏传到源。这时的信号接受端的逻辑值将同时取决于信号的发送端和MOS器件栅极的逻辑值。

4.2.1开关逻辑1.多路转换开关MUX

CMOS结构的MUX带有提升电路的MUX2.MUX逻辑应用

在MUX作为选择开关的应用时，将B和A当作控制信号，而将C0~C3当作数据信号，如果反过来，仍是这个电路结构，将C0~C3当作逻辑功能控制信号，B和A作为逻辑数据信号，我们可以得到一个非常有趣地逻辑结构。

例2：设计一个实现四种逻辑操作的电路，其中控制信号为K1K0，逻辑输入为A、B，当K1K0=00时，实现A、B的与非操作；当K1K0=01时，实现A、B的或非操作；当K1K0=10时，实现A、B的异或操作；当K1K0=11时，实现A信号的倒相操作；

分析：首先，我们可以确定采用四到一MUX能够实现所需的四种逻辑操作，接下来的任务是产生所需的四种控制编码C3~C0，同时，这四种控制编码又对应了外部的二位控制信号K1K0，因此，该逻辑应由两部分组成：编码产生与控制逻辑和四到一的MUX。

查表4-1可知，当实现A、B与非操作时，C0~C3为1110；当实现A、B或非操作时，C0~C3为1000；当实现A、B异或操作时，C0~C3为0110；当实现A信号倒相操作时，C0~C3为1010；A、B与非操作时，C0~C3为1110；A、B或非操作时，C0~C3为1000；A、B异或操作时，C0~C3为0110；A信号倒相操作时，C0~C3为1010。4.2.2棒状图

4.3PLA及其拓展结构

可编程逻辑阵列PLA也是典型的晶体管规则阵列结构，它采用两级ROM形式构造电路，其两级ROM阵列分别为“与平面”和“或平面”，这是源于大多数逻辑表达式采用“与-或”结构。它不用译码电路而直接将输入变量的原量和非量送入晶体管阵列。

实际的PLA结构中，“与平面”并不是由“与门”阵列构成，同样的，“或平面”也不是“或门”阵列，其两个“平面”的组合是以“或非-或非”或者“与非-与非”，或者其他变形结构的阵列形式出现。

4.3.1“与非-与非”阵列结构4.3.2“或非-或非”阵列结构

当用“或非-或非”结构PLA实现逻辑时必须输入取反、输出取反。

例3：用或非-或非结构的PLA实现下面的逻辑解：这个逻辑函数就是例2描述的逻辑，我们在例2中采用的是ROM+MUX的结构，现在采用PLA进行设计。首先需将函数化为标准的与-或表达式：4.3.3多级门阵列(MGA)

MGA是在PLA基础上变化而成的多级门结构，虽然它被称为门阵列，实际上它是多级PLA的组合，一个最明显的标志是它对输入、输出位置的限制。

因为在每块PLA中，“与平面”只能外部输入，内部输出，“或平面”只能内部输入，外部输出。

4.4门阵列

门阵列是一种规则化的版图结构。门阵列版图采用行式结构，在单元行内规则的排列着以标准门定义的门单元。严格地讲，门阵列不是一个实现逻辑的电路结构，它是一种版图形式。

4.4.1门阵列单元

4.4.2整体结构设计准则

·电源、地线必须用铝引线，为了使电源和地线通达各个单元，它们应设计成叉指形。电源、地线在各单元行的位置、宽度必须一致。对于外部的输入、输出单元的电源和地线的设计采用“回”字型结构，以保证电源和地线能够通达到每一个单元。·采用垂直布线法，即水平方向用铝线作为各单元间的互连线。垂直方向用多晶硅条或扩散条作为穿越单元行的通信以及铝引线交叉的通道。由于铝线与多晶硅条或扩散条可以互相跨越，因此它们可以共用同一个布线通道。·采用“行式结构”，即单元行和布线通道间隔排列，这种间隔便于CAD软件实现自动布局布线。·

用掩模版编程的I/OPAD单元或独立的I/O单元位于芯片四周。

4.4.3门阵列在VLSI设计中的应用形式

门阵列是一种规则阵列形式的版图，与前面介绍的晶体管规则阵列所不同的是，在前述的晶体管规则阵列中，版图和电路形式是相关的，运用什么样的版图必须有配套的电路设计方法。门阵列版图对电路设计没有严格的要求，可以完全按照人们习惯的设计方式构造电路，不必考虑逻辑的表达式应是什么形式。门阵列在VLSI设计中的应用有两类三种主要的应用形式：电路的完全实现形式，包括固定门阵列和优化门阵列；电路的局部实现形式，即在系统中的某一部分电路采用门阵列结构加以实现。显然，在第一类中，VLSIC完全采用门阵列技术实现设计，而第二类仅仅在VLSIC中的一部分电路采用了门阵列。1.固定门阵列

固定门阵列采用预加工技术，就是说，在工厂里预先就加工了一些规格化的门阵列母片，这些母片已完成了主要的工艺流程，母片上已沉积了金属层。所谓固定就是固定大小、固定结构、固定I/O数量的门阵列。固定大小就是对某一个预先制作的母片，它的门数是固定的，如500门、1000门、5000门，等等。固定结构就是对预先制作的母片，它的结构，如阵列有几列、每列有几行、每行的门数，行间有多少水平布线道、列间有多少竖直布线道、阵列外围有多少布线道，等等，都是固定的。固定的I/O数量是指对预先制作的母片，它的外围I/O的数量、排列方式是固定的，电源、地线的位置也是固定的。2.优化门阵列

优化门阵列是一种不规则的门阵列结构，所谓不规则是指它的单元行的宽度可以不完全相同，即每行的单元数可以有多有少，布线通道的容量可以不完全相同。

3.局部门阵列

所谓局部门阵列就是将集成电路中的一部分用门阵列结构设计，显然，它属于优化门阵列范畴。

4.5晶体管规则阵列设计技术应用

1.EPLD中的宏单元

EPLD（ErasableProgramableLogicDevices）是目前应用最为广泛的现场编程器件之一。它采用电编写和电擦除的特殊MOS器件（E2PROM器件）作为晶体管规则阵列中的单元，实现现场编程。2.E2PROM晶体管

3.编程的概念

用晶体管规则阵列设计VLSI的过程，通常就是“编程”的过程。对ROM结构，我们通过一块掺杂掩膜版编程，如源漏掺杂掩膜版、离子注入掩膜版等。对开关晶体管逻辑、PLA及其拓展结构也采用同样的方法编程。对门阵列，我们采用金属掩膜版进行编程，等等。

城市中介组织概述1.1相关概念理解1.2城市中介组织的特征1.3城市中介组织的性质1.4城市中介组织的功能1.5城市中介组织的类型1.1相关概念理解

一、城市的含义城：防御功能市：贸易、交换功能城市：经济、政治、文化、信息、人才交流中心1.1相关概念理解

二、城市中介组织1.中介中：中间介：介质①字典中：A.媒介：使双方发生关系的人或事；B.居间的人或物：中间人，调解人。②哲学上：黑格尔曾用“中介”表示不同范畴的间接联系和对立范畴之间的一种相互联系。③经济上：说和买卖双方成交的服务媒介。司马迁《史记·货殖列传》中“驵侩”。许慎《说文解字》“驵，会也。谓合两家之买卖，如今之度市也”“节驵侩”调节货物价格高低的人。2.中介组织中介组织：发挥中介作用的组织群体。学者们的共识：政府和企业不是社会中介组织。中介组织是市场经济中政府功能分离出来的产物。是一切具有中介性，起着桥梁作用的民间自治性的社会组织。

中介组织是在市场经济条件下，通过不同的社会利益群体之间的协商，对话、谈判、调整，取得相互之间活动的配合和协调，以此来实现各个不同主体的衔接和联系，使之成为一个和谐整体的非官方或半官方的社会经济组织。3.社会中介组织与城市中介组织社会中介组织：在政府、企事业单位和个人之间起桥梁和纽带作用，为经济、社会活动提供服务的各种组织、机构的总称。特征：A.区别于政府和企业的功能载体，是经济、社会主体之间进行活动的桥梁。B.既不生产商品也不经营商品只向社会提供服务，一般以专业技术为基础的较高层次的服务。城市中介组织：以城市为单位和基础的，在城市范围内产生并存在的社会中介组织。即在城市中按一定的法律、法规、规章或根据政府委托，遵循独立、公平和公正原则，凭借其特有的社会服务、沟通、公证鉴定和监督管理等功能，沟通各个系统之间的利益关系，为各城市利益相关人提供各种服务的社会自律性组织、机构的总称。

特点：①非营利性②半公半私性③合法性④服务性三、城市中介组织与政府、企业的区别（一）城市中介组织与政府的区别①可替代性②不具有抽象行政行为③有偿性④后果承担方式不同（二）城市中介组织与企业的区别城市中介组织更关注相关群体的利益，企业更关注自己的利益，具有明显的商业性色彩。1.1.3城市中介组织从业人员应具备的素质1）具有宽广的知识（科学，经济，市场，法律）2）具有协调各方利益的能力3）具有解决问题的综合本领1.2城市中介组织的特征1）机构专业化（国家资质认定持证上岗专家库）2）体制独立化（脱离政府部门自主经营自负盈亏）3）功能社会化（面向全社会开放，形成全方位、多层次、宽领域的服务格局）1.2城市中介组织的特征4）服务产业化（建立行业体系框架、行业自律机制、组织管理体制）5）组织网络化（避免重复投资建设、实现信息资源的共享）6）市场国际化（寻找国际知名中介组织合作，提升竞争能力）1.3城市中介组织的性质1）独立性（不是国家附属机构而是带有民间性的社会经济组织）2）自治性（内部运作完全自主自负盈亏政府无权干涉）3）自律性（自我控制自我管理）1.3城市中介组织的性质4）媒介性（政府与企业、政府与社会之间的桥梁和纽带）5）服务性（协调各经济主体之间的利益冲突优化资源结构）6）多元参与性（发掘和运用分散的社会资源，主动自觉参与社会事务）1.4城市中介组织的功能1）凝聚功能（源泉：代表和维护城市群体的利益）2）参与功能（反映城市基层群众的呼声，参与城市的民主管理和民主监督，进行参政议政，推进民主政治进程）3）沟通功能（“政府-中介组织-企业”三元权力机构格局对下传达政府的意图，对上反映企业的呼声）1.4城市中介组织的功能4）监督功能（承载监督和管理等纯执行性的职能）5）公正鉴定功能（审计报告，验资报告）6）服务功能（信息服务、咨询服务、培训服务）7）社会稳定功能（协调社会利益）1.5城市中介组织的类型一、按职能分类二、按机构属性分类三、按运营目的分类1.5城市中介组织的类型一、按职能分类1）验证公证中介机构职能：依法为市场主体进入市场和公平交易提供资信证明、公证。如：会计师事务所、律师事务所、公证处、计量、质量检验和认证机构等。1.5城市中介组织的类型2）评估、评级中介机构职能：依法独立，公正地评估(重估、估算)市场主体的资信状况以及市场主体所有或占有资产的价值，为市场交易提供计价依据。如：资产评估事务所、土地评估事务所、房产评估事务所、无形资产评估事务所、资信评估事务所等。1.5城市中介组织的类型3）交易中介机构职能：通过为交易双方提供必要的服务、传播价格信息、规范和监督交易行为，保证交易顺利进行。如：证券交易所、期货交易所、产权交易所、拍卖行等。1.5城市中介组织的类型4）代理中介机构职能：一方面可以减轻市场主体的繁杂事务，在一定程度上使市场主体避免责任风险；另一方面也可以减轻政府机关直接处理具体事务的压力，缓解企业与政府部门之间的矛盾。如：税务、专利、商标、版权代理事务所，代理记账事务所，破产与清算事务所等。1.5城市中介组织的类型5）经纪中介机构以收取佣金为目的，为促成其他人交易而从事居间、经纪等业务的中介机构。如：文化经纪公司、广告公司、期货经纪公司等1.5城市中介组织的类型6）咨询中介机构职能：专门为市场主体在市场进入、市场竞争、市场交易秩序、市场纠纷等方面提供管理咨询、法律咨询、注册登记咨询服务等。如：信息咨询公司、财务咨询公司、工程咨询公司、法律咨询公司等。1.5城市中介组织的类型7）职业介绍类中介机构职能：介绍职业为主，为个人或单位提供人才交流场所、设施服务，招聘人才、求职择业登记、推荐服务，定期和不定期举办人才交流活动；建立人才信息库等等。如：劳务市场、职业介绍所、人才交流中心、人才市场1.5城市中介组织的类型8）协商与协调中介机构职能：协调企业之间、行业之间的关系，沟通企业与政府之间的联系，并对本行业进行自律管理。如：各类行业协会、各类企业协会等。1.5城市中介组织的类型9）仲裁中介机构职能：按照《仲裁法》及有关规定，专门处理市场主体之间因交易产生的纠纷。如：劳动争议仲裁委员会、经济合同仲裁委员会、技术合同仲裁委员会等。1.5城市中介组织的类型10）社区服务类中介机构职能：深化社区服务，完善社区居民自治，增强社区凝聚力，提高居民参与意识和基层社会管理和服务水平。如：老人服务系列，青少年服务系列，残疾人服务系列，家政服务系列，优抚对象服务系列等。1.5城市中介组织的类型二、按机构属性分类1）行政性质的中介组织两种：企业编制行政编制如：司法部门所属的部分公证处、技术监督部门所属的部分检验机构等2）社团性质的中介组织主要形式：行业协会、商会如：资产评估协会，注册会计师协会以及其他的行业协会1.5城市中介组织的类型3）事业性质的中介组织正式事业编制如：部分人才交流机构