HCMOS və LVCMOS arasında əlaqə nədir?
İnteqral sxem texnologiyasının təkamülü və taksonomiyası baxımından CMOS, HCMOS və LVCMOS sadə paralel və ya əvəzedici əlaqəyə malik deyildir. Bunun əvəzinə, onlar müxtəlif ölçülərə və xüsusiyyətlərin üst-üstə düşməsinə görə təsnif edilən iyerarxik sistem təşkil edirlər.
Əsas əlaqəni aşağıdakı kimi müəyyən etmək olar: LVCMOS HCMOS-un növbəti-nəsil varisi deyil, daha çox "gərginlik domeni" ilə təsnif edilən əsas qoldur. Performans baxımından müasir LVCMOS cihazları erkən HCMOS cihazlarını tamamilə geridə qoydu. İkisi müxtəlif ölçülərdə olan anlayışlara aiddir və müasir texnologiyalara yüksək dərəcədə inteqrasiya olunub.
1. Əsas təməl: CMOS Texnologiyası
CMOS texnologiyası bütün sonrakı variantlar üçün əsas kimi xidmət edir. Onun müəyyənedici xüsusiyyəti nəzəri cəhətdən sıfır statik enerji istehlakına nail olmaqla invertorlar və ya digər məntiq qapıları yaratmaq üçün tamamlayıcı P-MOS və N-MOSFET-lərin istifadəsidir. Burada müzakirə edilən bütün HCMOS və LVCMOS cihazları bu əsas xüsusiyyəti bölüşür.
2. Performans nəsillərinə əsaslanan texnologiya təkamülü (İlkin Ölçü)
Bu ölçü istehsal proseslərindəki irəliləyişləri əks etdirən zaman və performansa görə təsnif edilir.
Ənənəvi CMOS (məsələn, 4000 Seriyası)
Xüsusiyyətlər: Böyük funksiya ölçüləri və yüksək parazit tutumu ilə-ilkin mərhələdə istehsal proseslərini qəbul edir. Geniş işləmə gərginliyi diapazonu (3-15V) təklif edir, lakin uzun yayılma gecikmələrindən (~100ns-ə qədər), aşağı sürətdən və zəif çıxış sürmə qabiliyyətindən əziyyət çəkir.
HCMOS (Yüksək{0}}Sürətli CMOS)
Xüsusiyyətlər: Tranzistor ölçülərini mütənasib olaraq azaltmaqla, cihazların parazit tutumu və qapının tutumu əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Bu təkmilləşdirmə, aşağı statik enerji istehlakını qoruyarkən yayılma gecikmələrini kəskin şəkildə (~10 ns-ə qədər) qısaldır. Onun çıxış sürmə qabiliyyəti də xeyli artır.
Akademik Mövqeləşdirmə: HCMOS tarixi bir texnologiya qovşağını təmsil edir. Bu, CMOS texnologiyasının həm performans, həm də enerji istehlakı baxımından CMOS-un hərtərəfli üstünlüklərini müəyyən edərək, o dövrdə əsas TTL məntiqinin sürətinə nail olduğu və onu aşdığı nöqtəni qeyd etdi. Onun tipik nümayəndəsi 5V-işləyən 74HC seriyasıdır. Qeyd etmək lazımdır ki, HCMOS High-Speed CMOS-un abbreviaturasıdır, High-Voltage CMOS deyil. Praktik tətbiqlərdə Yüksək-Gərginlikli CMOS termini nadir hallarda istifadə olunur; zəruri hallarda HVCMOS kimi qısaldılmalıdır.
3. Təchizat Gərginliyinə əsaslanan memarlıq təsnifatı (başqa bir çarpaz-ölçü)
Bu ölçü təchizatı gərginliyi ilə standartlaşdırılıb və performansa əsaslanan ölçü ilə- üst-üstə düşür.
5V CMOS
Erkən ənənəvi CMOS və əksər HCMOS cihazları (məsələn, 74HC seriyası) daxildir. Bu, ilk geniş standartlaşdırılmış gərginlik sahəsi idi.
Aşağı-Gərginlikli CMOS
Tərif: İş gərginliyi 5V standartından əhəmiyyətli dərəcədə aşağı olan bütün CMOS məntiq ailələri üçün ümumi termindir. Onun inkişafı, ilk növbədə, dinamik enerji istehlakının optimallaşdırılması ilə idarə olunur, çünki dövrənin dinamik enerji istehlakı təchizatı gərginliyinin kvadratına mütənasibdir.
Alt kateqoriyalar: LVCMOS bir sıra standartlar yaratmaq üçün gərginliyə görə daha da bölünür:
3.3V (LVCMOS): məsələn, 74LVC seriyası
2.5V, 1.8V, 1.5V, 1.2V və s.: Proses qovşaqları irəlilədikcə iş gərginliyi azalmağa davam edir.
Mənsubiyyət və Müasir İnteqrasiya
Tarixi Subordinasiya: Texnoloji inkişaf tarixində HCMOS (məsələn, 74HC) CMOS texnologiyasının performans alt sinfidir.
Çarpaz-Ölçü üst-üstə düşməsi: HCMOS (sürəti vurğulayan) və LVCMOS (gərginliyi vurğulayan) müxtəlif təsnifat meyarlarına əsaslanan anlayışlardır. Tək çip eyni vaxtda hər iki kateqoriyaya aid ola bilər.
Məsələn, 74HC seriyası 5V HCMOS-dur.
74LVC seriyası 3.3V LVCMOS-dur, onun sürət performansı ümumiyyətlə 74HC seriyasından yüksəkdir. Beləliklə, 74LVC həm LVCMOS-dur və həm də "yüksək{5}}sürət" xarakteristikasına tam cavab verir.
Müasir İnteqrasiya və Terminologiyanın Təkamülü:
Bugünkü mikronaltı və dərin-submikron CMOS proseslərində aşağı gərginlik yüksək sürətə və aşağı enerji istehlakına nail olmaq üçün ilkin şərtə çevrilmişdir. Buna görə də, bütün yeni dizayn edilmiş CMOS inteqral sxemləri mahiyyətcə "aşağı{2}}gərginliklidir".
"Yüksək{0}}sürət" artıq spesifik məhsul seriyalarına aid bir etiket deyil, müasir CMOS texnologiyasının universal xüsusiyyətidir. Akademik və mühəndislik təcrübələrində "HCMOS" termini tez-tez müasir proseslərə əsaslanan bütün yüksək performanslı CMOS sxemlərinə istinad etmək üçün istifadə olunur və bu sxemlərin böyük əksəriyyəti LVCMOS kateqoriyasına aiddir.
Müasir Kontekstdə:
CMOS: Kristal osilator çıxış siqnallarında texnologiya üçün çətir termini olaraq, o, konkret olaraq tək bitmiş kvadrat dalğa siqnal çıxışına istinad edir.
HCMOS: Geniş mənada o, müasir CMOS sxemlərinin yüksək{0}}performans atributlarını təsvir edir.
LVCMOS: Aşağı iş gərginliyinin elektrik standartını aydın şəkildə müəyyən edir.
Buna görə də, "3.3V, yüksək{1}}sürətli CMOS siqnalını" təsvir edərkən daha dəqiq akademik ifadə belədir: Bu siqnal LVCMOS (məsələn, LVC) elektrik standartına uyğundur və müasir CMOS proseslərinin yüksək-sürət xüsusiyyətlərini nümayiş etdirir. Bir əlamətdar texnologiya olaraq, HCMOS-un əsas mirası{6}}proseslərin miqyasının artırılması vasitəsilə performans təkmilləşdirməsi-bütün müasir LVCMOS texnologiyaları tərəfindən miras alınmış və onları üstələmişdir. Bu iki anlayış nəzəri cəhətdən fərqli ölçülərə aiddir və praktiki tətbiqlərdə tam inteqrasiya olunub.