Матричные микросхемы с программируемой архитектурой
Матричные микросхемы с программируемой архитектурой – БИС, перестройка архитектуры которой осуществляется с помощью встроенных элементов коммутации с памятью.
Наряду с БИС с реконструируемыми соединениями развивается направление, связанное с созданием БИС и СБИС с программируемой архитектурой, выполняемых в виде субсистем на пластинах. Перестройка архитектуры субсистемы осуществляется с помощью встроенных элементов коммутации с памятью. Причем элементы памяти могут выполняться как на типовых МОП- или КМОП-транзисторах, так и на транзисторах с лавинной инжекцией и с МНОП-структурой. В последнем случае получают энергонезависимую систему коммутации, сохраняющую запрограммированную архитектуру субсистемы после отключения напряжения источников питания.
На рис. 3.16 представлена структурная схема матричной БИС с программируемой архитектурой. Шина управления (ШУ) служит для записи в блоки распределенной памяти (П) кодов настройки (программирования) архитектуры субсистемы на определенную задачу. Решающие блоки матрицы (М) соединяются между собой распределенными коммутаторами (К) через коммутационную шину (ШК).
Большое внимание в матричных БИС с программируемой архитектурой и с реконструируемыми соединениями следует уделять равномерному распределению тока питания по пластине.
Перспективным является включение в состав матрицы распределенных средств самотестирования и самодиагностики.
Переключение информационных и управляющих шин, шин питания должно выполняться коммутаторами, входящими в состав каждого блока матрицы. Отключение неисправных блоков и создание необходимых для решения определенной задачи информационных каналов (настройка микросистемы) могут осуществляться под воздействием информационных сигналов и сигналов управления, передаваемых к каждому блоку от соседних в матрице блоков или с внешних контактных площадок субсистемы. Если для настройки внутренних блоков микросистемы используются сигналы, поступающие только от соседних блоков (внешние блоки могут получать сигналы с внешних контактных площадок), то на устройство управления блоками возлагаются функции диагностики. При подключении напряжения источников питания необходимо каждый раз выполнять настройку.
Для простых алгоритмов функционирования основных блоков программы диагностических тестов и настройки могут быть записаны в постоянные запоминающие устройства блоков распределенной памяти. Такие микросистемы обладают свойством самодиагностики и могут самонастраиваться, выполняя автоматическое отключение блоков, отказавших в процессе эксплуатации.
Применение для герметизации матричных микросхем безвыводных керамических и пластмассовых носителей кристаллов позволяет существенно повысить плотность компоновки, снизить стоимость аппаратуры, автоматизировать сборочные процессы. Для изготовления носителей кристаллов используют керамику на основе оксида алюминия и оксида бериллия. Носитель кристалла представляет собой обычно квадратное керамическое (пластмассовое) основание с выемкой для установки кристалла, которая закрывается металлической или керамической (пластмассовой) крышкой.
Для защиты кристаллов матричных БИС и СБИС нужны носители с большим числом внешних контактов (до 200-300). В таких носителях контакты могут располагаться по периферии в несколько рядов или в виде матрицы по всей поверхности основания.
Рис. 3.16. Структурная схема матричной БИС с программируемой архитектурой