Основные проблемы современной аналоговой микросхемотехники (стр. 4 из 4)

Рис. 1. Задачи аналоговой микросхемотехники СФ блоков

Указанные и во многом сложившиеся подходы диктуют ряд требований к глубине проработки аналоговых узлов, блоков, портов и подсистем. В основе лежит принцип завершенности конечного продукта – принципиальная схема должна выполнять необходимые для «системы на кристалле» функции, удовлетворять гамме ограничений технологического характера и, что особенно важно, сопровождаться соответствующей топологией. Не только принятие окончательного решения, но формулирование конкретных задач на схемотехническую модернизацию любого функционального блока возможно только при условиях как сопоставительного анализа качественных показателей альтернативных вариантов, так и особенностей их размещения в конкретном слое СБИС, возможности совмещения с другими узлами портов или вспомогательных устройств микросистемы.

Сказанное выдвигает следующие основные внутренние этапы развития аналоговой микросхемотехники. Во-первых, теория построения экономичных широкодиапазонных каскадов и блоков должна сопровождаться оценкой предельных возможностей и качественных преимуществ любой конфигурации для существующих технологий (КМОП, БиМОП, Si/Ge ….). Здесь в качестве доминирующего критерия должна выступать площадь кристалла и ее процентное соотношение к традиционным схемным решениям. Во-вторых, на базе существующих принципов компенсации необходимо ответить на вопрос о возможности использования полевых транзисторов, используемых в цифровой электронике в их различных комбинациях для построения качественных усилительных каскадов. Только сопоставление площадей подложек и потребляемой мощности позволит правильно ориентировать схемотехнику не только узлов, но и СФ блоков. Однако практика применения РЭА требует создания ИС и БИС, функционирующих в условиях сильных дестабилизирующих факторов. Решение этой задачи чаще всего целесообразно в рамках микронных технологий. Именно здесь наиболее ярко проявляются принципы как собственной, так и взаимной компенсации. При этом сочетание этих подходов на компонентном уровне и на уровне функциональных устройств позволяет реализовать аналоговые и аналогоцифровые ИС с качественными показателями, не соответствующими субмикронным аналогам.

В-третьих, все альтернативные варианты необходимо апробировать на принципиальных схемах базовых активных элементов, которые могут при определенных сочетаниях технических и технологических параметров получить самостоятельное для решения конечной задачи значение. Наконец, развитие микросхемотехники на функциональном уровне должно в полной мере учитывать не только выявленные ранее ограничения на параметры активных элементов, но, что особенно важно, ограничения на номиналы и класс точности пассивных элементов или их части. Здесь уместно отметить следующее. При построении активных фильтров аналоговых портов для эффективного использования как активных, так и пассивных компонентов приходится использовать достаточно прецизионные внекристалльные конденсаторы, поэтому внешние выводы их подключения должны характеризоваться небольшим внутренним сопротивлением, и их суммарная емкость должна удовлетворять вполне определенному неравенству. Однако всегда необходимо провести анализ альтернативного варианта с низкой эффективностью использования полосы пропускания и порядка такого устройства. В классе развития функционального уровня аналоговой микросхемотехники необходимо продолжать поиск новых типов активных элементов, интегрально вписывающихся в функциональное назначение СФ блока и позволяющих уменьшить число активных и пассивных компонентов цепи. Примером сказанного являются мультидифференциальные операционные усилители и соответствующие им устройства.

Конечно, приведенные соображения о месте аналоговой микросхемотехники в решении задач создания СБИС типа «система на кристалле» не являются исчерпывающими, но динамика развития этого важного направления микроэлектроники показывает, что без их детального анализа и поиска альтернативных направлений сложно надеяться на эффективное использование достижений субмикронной технологии.

Библиографический список

1. Айзерман, М.А. О некоторых структурных условиях устойчивости систем автоматического регулирования [Текст] / М.А. Айзерман // Автоматика и телемеханика. – 2008. – Т. 9, № 2.

2. Айзинов, М.М. Избранные вопросы теории сигналов и теории цепей [Текст] / М.М. Айзинов. – М. : Связь, 2010. – 348 с.

3. Анисимов, В.И. Операционные усилители с непосредственной связью каскадов [Текст] / В.И. Анисимов, М.В. Капитонов, Н.Н. Прокопенко, Ю.М. Соколов. – Л. : Энергия, 2009. – 148 с.

4. Балабанян, Н. Синтез электрических цепей [Текст] / Н. Балабанян ; под ред. Г.И. Атабекова. – М. : Госэнергоиздат, 2008. – 416 с.

5. Блажкевич, Б.И. Использование алгебры логики совместно с методом направленных графов для синтеза трехполюсных подсхем [Текст] / Б.И. Блажкевич, А.Ю. Воробкевич, Е.Д. Михайлова // Теоретическая электротехника. – 2010. – Вып. 10. – С. 56–68.

6. Блажкевич, Б.И. Топологический метод поиска минимальных структур RLC-цепей [Текст] / Б.И. Блажкевич, Е.Д. Михайлова // Теоретическая электротехника. – 2006. – Вып. 14. – С. 14–19.

7. Блажкевич, Б.И. Физические основы алгоритмов анализа электронных цепей [Текст] / Б.И. Блажкевич. – Киев : Наукова думка, 2009. – 240 с.

8. Богатырев, В.Н. Проектирование и разработка ОУ на основе КМОП КНИ технологии [Текст] / В.Н. Богатырев [и др.] // Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем : материалы Всерос. науч.-техн. конф. – Подмосковье, 2007. – С. 290–297.

9. Бунза, Дж. Основные направления развития автоматизации проектирования в 1990-х годах [Текст] / Дж. Бунза, Г. Хоффман, Эд. Томсон // Электроника. – 2010. – № 2. – С. 39–47.

10. Виляев, Л.Ю. Аналого-цифровой БМК «Рапира» и библиотека функциональных элементов на его основе [Текст] / Л.Ю. Виляев, Ю.Н. Владимиров, В.В. Полевиков, И.Н. Шагурин // Актуальные проблемы микроэлектроники и твердотельной электроники : труды IV Всерос. НТК с междунар. участием. – 2007. – С. 123–124.

11. Гадахабадзе, Н.Г. Оптимальное проектирование электронных схем методом

-преобразований [Текст] / Н.Г. Гадахабадзе, Н.К. Джибладзе, В.К. Чичинадзе // Автоматика и телемеханика. – 2007. – № 4. – С. 86–94.

12. Гантмахер, Ф.Р. Теория матриц [Текст] / Ф.Р. Гантмахер. – М. : Наука, 2006. – 576 с.

13. Гехер, К. Теория чувствительности и допусков электронных цепей [Текст] / К. Гехер. – М. : Сов. радио, 2008. – 315 с.