Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 577346)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента
Уважаемые СТУДЕНТЫ и СОТРУДНИКИ ВУЗов, использующие нашу ЭБС. Рекомендуем использовать новую версию сайта.

Моделирование 3D наносхемотехники (496,00 руб.)

0   0
Первый авторТрубочкина Н. К.
ИздательствоМ.: Лаборатория знаний
Страниц526
ID443449
АннотацияВ книге представлены базовые понятия теории переходной схемотехники, необходимые для разработки новой элементной базы суперкомпьютеров различных типов. Теорию переходной схемотехники отличает новая компонентная концепция синтеза наноструктур, в которой минимальным компонентом для синтеза схем является не транзистор, а материал и переход (связь) между материалами. Приводятся данные экспериментального 2D и 3D моделирования физических и электрических процессов в кремниевых переходных наноструктурах с минимальным топологическим размером 10–20 нм и сравнительный анализ четырех типов схемотехник.
Кому рекомендованоКнига может быть рекомендована научным работникам, аспирантам и инженерам, специализирующимся в области разработки элементной базы суперкомпьютеров и альтернативных вычислительных систем, а также бакалаврам и магистрам, обучающимся по специальностям «Нанотехнология и микросистемная техника», «Электроника и наноэлектроника», «Вычислительные системы, комплексы и сети».
ISBN978-5-00101-855-1
УДК004.9:621.38
ББК32.844
Трубочкина, Н.К. Моделирование 3D наносхемотехники / Н.К. Трубочкина .— 3-е изд. (эл.) .— Москва : Лаборатория знаний, 2020 .— 526 с. : ил. — [24] с. цв. вкл.; Деривативное эл. изд. на основе печ. аналога (М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012); Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 526 с.); Систем. требования: Adobe Reader XI; экран 10" .— ISBN 978-5-00101-855-1 .— URL: https://rucont.ru/efd/443449 (дата обращения: 26.01.2022)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Эта теория не только описывает и позволяет создавать новую элементную базу для суперкомпьютеров, но и позволяет трактовать живые и неживые структурированные системы как схемы переходной схемотехники с едиными законами функционирования. <...> Предметная область может быть обозначена как  нанотехнологии и наносхемотехника для 3D СБИС;  наноструктуры и наносистемы. <...> Для каждой принципиально новой элементной базы нужна своя схемотехника. <...> Несмотря на работы в области разработки функционально-интегрированных элементов (ФИЭ) [11–13], транзисторная схемотехника остается доминирующей. <...> Резисторы: а) интегральная структура, б) топология низкоомного резистора, в) топология высокоомного резистора Для изоляции n-кармана на p-подложку необходимо подать максимально отрицательный потенциал схемы (обычно это нулевой потенциал шины «земля»), а для изоляции p-области резистора (в n-карман)— самый большой положительный потенциал (обычно—напряжение питания). <...> Биполярный интегральный транзистор [16]: а) интегральная структура, б) графовая модель, в) обобщенная структура, г) обобщенная модель Рис. <...> Биполярный интегральный транзистор [17]: а) интегральная структура, б) графовая модель, в) обобщенная структура, г) обобщенная модель 1.5. <...> Биполярный интегральный транзистор [18]: а) интегральная структура, б) графовая модель Рис. <...> Система информации является двоичной, логика — положительной, логическая единица кодируется наличием люминесцентных меток в молекуле белка, логический ноль — его отсутствием. <...> Концептуально новая схемотехника вычислительных 3D наносистем: переходная схемотехника Появление новых компонентов и проведение экспериментов в области компьютерного синтеза показывают, что транзисторная схемотехника, являющаяся основой современных компьютеров и схем управления, не является оптимальной. <...> Как область знаний твердотельная наносхемотехника изучает схемы и методы построения макросхем (СБИС) для компьютеров <...>
Моделирование_3D_наносхемотехники.pdf
Стр.2
Стр.3
Стр.489
Стр.490
Стр.491
Стр.492
Стр.493
Стр.494
Стр.495
Стр.496
Стр.497
Стр.498
Стр.499
Стр.500
Моделирование_3D_наносхемотехники.pdf
Н. К. Трубочкина Моделирование 3-е издание, электронное Моделирование 3D наносхемотехники наносхемотехники Москва Лаборатория знаний 2020
Стр.2
УДК 681.3 ББК 32.844 Т77 Трубочкина Н. К. Т77 Моделирование 3D наносхемотехники / Н. К. Трубочкина.—3-е изд., электрон.—М. : Лаборатория знаний, 2020.—526 с.—Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10".—Загл. с титул. экрана.— Текст : электронный. ISBN 978-5-00101-855-1 В книге представлены базовые понятия теории переходной схемотехники, необходимые для разработки новой элементной базы суперкомпьютеров различных типов. Теорию переходной схемотехники отличает новая компонентная концепция синтеза наноструктур, в которой минимальным компонентом для синтеза схем является не транзистор, а материал и переход (связь) между материалами. Приводятся данные экспериментального 2D и 3D моделирования физических и электрических процессов в кремниевых переходных наноструктурах с минимальным топологическим размером 10–20 нм и сравнительный анализ четырех типов схемотехник. Книга может быть рекомендована научным работникам, аспирантам и инженерам, специализирующимся в области разработки элементной базы суперкомпьютеров и альтернативных вычислительных систем, а также бакалаврам и магистрам, обучающимся по специальностям «Нанотехнология и микросистемная техника», «Электроника и наноэлектроника», «Вычислительные системы, комплексы и сети». УДК 681.3 ББК 32.844 Деривативное издание на основе печатного аналога: Моделирование 3D наносхемотехники / Н. К. Трубочкина.— М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.—499 с. : ил., [24] с. цв. вкл.—ISBN 978-5-9963-0291-8. В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации ISBN 978-5-00101-855-1 ○c Лаборатория знаний, 2015
Стр.3
Оглавление Предисловие автора............................. 3 Введение ................................... 6 Глава 1. Основные этапы развития элементной базы ЭВМ...... 9 1.1. Элементная база и поколения ЭВМ ................ 9 1.2. Историческая справка создания вычислительных устройств .............................. 10 1.3. Перспективы и проблемы развития элементной базы ЭВМ . . 12 1.3.1. Трехмерные СБИС ..................... 12 1.3.2. Изобретение, изменившее отношение к транзисторной схемотехнике .............. 13 1.4. Компоненты транзисторной схемотехники ........... 14 1.4.1. Назначение компонентов транзисторной схемотехники ........................ 14 1.4.2. Пример описания технологии создания интегральной структуры с помощью специальных операторов .... 16 1.5. Представление интегральных структур транзисторов как схем переходной схемотехники ............... 24 Глава 2. Обзор и анализ состояния элементной базы для наноиндустрии. Перспективы развития .............. 27 2.1. Настоящее и будущее наноэлектроники ............ 27 2.2. Поиск оптимального компонента ................ 28 2.2.1. 3D транзистор ........................ 28 2.2.2. FinFET-транзистор ..................... 29 2.2.3. Пьезотранзистор ...................... 29 2.2.4. Полевой транзистор на основе графеновой наноленты . 30 2.2.5. Полевой транзистор на основе графена ......... 31 2.2.6. Органический светоизлучающий полевой транзистор . 31 2.2.7. ДНК-транзистор ...................... 31 2.3. Поиск альтернативных макросхем ............... 32 2.3.1. Создание наноструктуры с помощью ДНК........ 33 2.3.2. Нейроны и кремниевая электроника........... 34 2.3.3. Самособирающийся чип .................. 36 2.3.4. Биочипы ........................... 37 2.4. Поиск альтернативного компьютера............... 39
Стр.489
Оглавление 489 2.4.1. Квантовый компьютер ................... 39 2.4.2. Молекулярный биокомпьютер .............. 42 2.5. Проблемы научного поиска новой элементной базы...... 42 2.6. Поиск оптимальной схемотехники для твердотельных СБИС..................... 43 2.6.1. Концептуально новая схемотехника вычислительных 3D наносистем: переходная схемотехника ....... 43 Глава 3. Переходная 3D наносхемотехника — новая компонентная концепция и новое качество в создании трехмерных интегральных схем...................................... 44 3.1. Закон Мура достигает своего предела .............. 44 3.2. Основные понятия и определения ................ 45 3.3. Принципиальная особенность новой концепции ....... 47 3.4. Этапы разработки наноструктур переходных элементов . . . 48 3.5. Пути дальнейшего развития переходной схемотехники . . . 49 3.6. Интересные совпадения в переходной кремниевой и углеродной схемотехниках ................... 49 Глава 4. Теоретические основы переходной схемотехники..... 51 4.1. Математическая модель элемента переходной схемотехники............................ 51 4.2. Основы твердотельной переходной схемотехники....... 54 4.3. Необходимость компьютерного физического моделирования интегральной структуры ..................... 56 4.4. Моделирование наноструктур (N = 2). Моделирование внутреннего и поверхностного p–n-переходов—основных компонентов твердотельной переходной схемотехники . . . 56 4.4.1. 2D моделирование внутреннего p–n-перехода с минимальным топологическим размером 20 нм при электрическом воздействии на электроды ..... 57 4.4.2. 3D моделирование внутреннего pŴn-перехода с минимальным топологическим размером 20 нм с электрическим воздействием на электроды ...... 64 4.4.3. 2D моделирование поверхностного p–n-перехода с минимальным топологическим размером 20 нм с электрическим воздействием на электроды ...... 68 4.4.4. 3D моделирование поверхностного p–n-перехода с минимальным топологическим размером 20 нм и электрическим воздействием на электроды (p Ȣ n). 73 4.4.5. Анализ токовых характеристик внутреннего и поверхностного p–n-переходов ............. 76 4.4.6. Технологическая доступность различных пространственных реализаций внутреннего и поверхностного p–n-переходов ............. 77
Стр.490
490 Оглавление 4.4.7. Физические и математические модели для моделирования в Sentaurus Device (TCAD Synopsys 2008) ................... 79 4.4.8. Сравнительный анализ наноструктур внутреннего и поверхностного p–n-переходов ............. 81 Глава 5. Элементы переходной схемотехники ............ 82 5.1. Синтез и моделирование наноструктуры биполярного транзистора размерностью N = 3 ................ 82 5.1.1. Уравнение синтеза абстрактной модели биполярного транзистора в переходной схемотехнике (этап 1) . . . 83 5.1.2. Генерация наноструктур биполярного транзистора (N = 3) как схем переходной наносхемотехники (этапы2и3) ........................ 84 5.1.3. Моделирование ступенчатого биполярного транзистора с моделью структуры n1 Ȣ p2 Ȣn3 (этап 4)............................ 86 5.2. Синтез и моделирование наноструктуры МОП-транзистора (N = 4) ................................ 97 5.2.1. Использование переходов полупроводник–окисел . . 97 5.2.2. Уравнение синтеза абстрактной модели МОП-транзистора в переходной схемотехнике (этап 1) ............................ 98 5.2.3. Генерация наноструктур МОП-транзистора (N =4) как схем переходной наносхемотехники (этапы2и3) ......................... 99 5.2.4. Моделирование МОП-транзистора с моделью структуры (этап 4) .................... 101 Глава 6. Система простейших логических элементов ....... 109 6.1. Классификация элементов ЭВМ ................ 109 6.2. Система простейших логических потенциальных элемнтов ............................. 110 6.2.1. Инвертор. Логическая схема НЕ ............ 110 6.2.2. Конъюнктор. Логическая схема И ........... 111 6.2.3. Дизъюнктор. Логическая функция ИЛИ ....... 112 6.2.4. Элемент Шеффера. Логическая функция И–НЕ . . . 112 6.2.5. Элемент Пирса. Логическая функция ИЛИ–НЕ . . . 113 6.3. Технические параметры логических элементов ЭВМ .... 114 6.3.1. Коэффициент объединения по входам ......... 114 6.3.2. Нагрузочная способность................. 115 6.3.3. Передаточная характеристика ............. 115 6.3.4. Потребляемая мощность ................. 115 6.3.5. Динамические параметры логического элемента . . . 117 6.4. Алгоритм создания переходного элемента .......... 118
Стр.491
Оглавление 491 6.5. Пример проектирования интегральной схемы ........ 118 6.6. Схемотехника интегральных инжекционных схем (И2Л)— частный случай переходной схемотехники (N = 4) ..... 120 6.6.1. Инжекционный инвертор. Алгоритм синтеза ..... 120 6.6.2. Принцип функциональной интеграции ........ 122 6.7. Правила генерации структурных формул интегральных структур по математической модели ФИЭ........... 123 6.7.1. Пример. Генерация структур для моделей размерностью N= 8.................... 125 6.8. Реализации переходных схем на базе инжекционного инвертора ............................. 129 6.8.1. Инжекционный инвертор с торцевым инжектором (схема НЕ) ......................... 129 6.8.2. НСТЛ: непосредственно связанная транзисторная логика (схема НЕ–Монтажное И)............ 131 6.8.3. Инжекционный вентиль НСТЛ ............. 133 6.9. Схемотехника инжекционных схем .............. 134 6.9.1. Инжекционный инвертор ................ 135 6.9.2. Реализация дизъюнкции. Инжекционная схема ИЛИ–НЕ/ИЛИ ...................... 135 6.9.3. Схемная реализация конъюнкции. Инжекционная схема И–НЕ/И ............. 136 6.10. Алгоритм проектирования сложных схем в схемотехнике И2Л....................... 138 6.11. Другие типы инжекционных схем .............. 139 Глава 7. Переходная схемотехника. Синтез математических моделей ................... 141 7.1. Операция объединения для синтеза моделейФИЭ........ 141 7.2. Пример проектирования схемы размерностью N = 4 в переходной (интегральной) схемотехнике ...... 145 7.3. Синтез интегральных структур схем НЕ размерностью N = 4 ................................ 147 7.4. Анализ ФИЭ с математической моделью G4.2 на примере интегральной структуры G4.2.2 и ее сравнение с инжекционным инвертором G.4.1.2 ............. 148 7.5. Правила описания интегральных структур .......... 149 7.6. Моделирование переходных наноструктур НЕ (N = 4). Моделирование наноструктуры вертикального инжекционного инвертора ................... 157 7.6.1. Уравнение синтеза абстрактной модели вертикального И2Л-инвертора в переходной схемотехнике (этап 1)................... 158
Стр.492
492 Оглавление 7.6.2. Генерация вертикальной наноструктуры И2Л-инвертора (N= 4) как схемы переходной схемотехники ....................... 158 7.6.3. 2D моделирование вертикального переходного инвертора.......................... 159 7.6.4. Результаты 2D моделирования вертикальной наноструктуры И2Л-инвертора ............. 161 7.6.5. 3D моделирование наноструктуры вертикального инжекционного инвертора ............... 165 7.7. Другие инверторы переходной схемотехники......... 168 7.7.1. Синтез инверторов (N= 5) ................ 168 7.7.2. Синтез комплементарных биполярных инверторов (N= 6)............................ 168 Глава 8. Реализация функции И–НЕ в транзисторной и переходной схемотехниках ...................... 171 8.1. Реализация функции И–НЕ в транзисторной схемотехнике в базисе диодно-транзисторной логики .... 171 8.2. Оптимизация элемента ДТЛ. Преобразование схемы ДТЛ в ТТЛ с простым инвертором ............... 174 8.3. Транзисторно-транзисторная логика с простым инвертором ............................ 176 8.4. Модификации ТТЛ с простым инвертором .......... 180 8.5. ТТЛ со сложным инвертором .................. 184 8.6. Модификации схем ТТЛ со сложным инвертором ...... 188 8.6.1. ТТЛ с диодом в базовой цепи нагрузочного транзистора ........................ 188 8.6.2. ТТЛ с ключом в базовой цепи выходного транзистора ........................ 189 8.6.3. ТТЛ с использование пары Дарлингтона ........ 190 8.6.4. Повышение быстродействия схемы ТТЛ со сложным инвертором......................... 191 8.7. Реализация функции И–ИЛИ–НЕ в схемотехническом базисе ТТЛ............................. 196 8.8. Схема ТТЛ с тремя состояниями ................ 197 8.9. Реализация схемы И–НЕ в переходной схемотехнике.... 199 8.9.1. Синтез КТТЛ с простым инвертором (N= 8) ...... 200 8.9.2. Уравнение синтеза схемы И–НЕ в переходной схемотехнике ....................... 200 8.9.3. Синтез интегральных структур КТТЛ ......... 204 8.10. Алгоритмы проектирования СБИС в базисе ТТЛ ...... 207 8.10.1. Алгоритм проектирования сложных схем в базисе ТТЛ И–НЕ ................... 207 8.10.2. Алгоритм проектирования сложных схем в базисе ТТЛ И–ИЛИ–НЕ ............... 208
Стр.493
Оглавление 493 8.11. Физическое моделирование наноструктуры переходного элемента И–НЕ (N= 8) со структурной формулой на рисунке 8.44, б ........................ 209 8.11.1. Результаты компьютерного моделирования переходного элемента И–НЕ (N= 8) ......... 210 8.11.2. Физическое моделирование наноструктуры переходного элемента И–НЕ (N= 8) со структурной формулой на рисунке 8.51 .............. 217 8.11.3. Физическое моделирование наноструктуры переходного элемента И–НЕ (N= 8) со структурной формулой на рисунке 8.56, б ............. 221 Глава 9. Реализация функции ИЛИ–НЕ в транзисторной и переходной схемотехниках ...................... 228 9.1. Реализация функции ИЛИ–НЕ в переходной схемотехнике .......................... 228 9.1.1. Синтез моделей ФИЭ класса НСТЛ .......... 228 9.2. Токовый ключ—первая модификация ЭСЛ ........ 229 9.2.1. Работа токового ключа ................. 230 9.2.2. Достоинства и недостатки токового ключа ...... 231 9.3. Схема МЭСЛ (вторая модификация ЭСЛ) реализации функционально полного логического вентиля на базе токового ключа ......................... 231 9.4. Схема ЭСЛ (третья модификация) .............. 232 9.4.1. Зависимость логических нуля и единицы от разбросов напряжения питания ............ 233 9.5. ЭСЛ с отрицательным напряжением питания (четвертая модификация ЭСЛ) ................ 233 9.5.1. Схема источника опорного напряжения для ЭСЛ . . 234 9.6. Схема ЭСЛ с одним источником питания (пятая модификация)...................... 235 9.6.1. Пример использования Монтажного ИЛИ для реализации сложных логических функций . . . 236 9.7. Алгоритмы проектирования сложных схем в базисе ЭСЛ . 236 9.7.1. Алгоритм проектирования сложных схем в базисе ЭСЛ ИЛИ–НЕ ................. 236 9.7.2. Алгоритм проектирования сложных схем в базисе ЭСЛ ИЛИ–НЕ–МИЛИ ............. 237 9.8. ЭСЛ в переходной схемотехнике ............... 238 9.9. Математические модели ЭСЛ в переходной схемотехнике .......................... 238 9.10. Генерация моделей наноструктур ИЛИ–НЕ в классе МЭСЛ .......................... 239 9.11. Физическое моделирование наноструктуры переходного элемента ИЛИ–НЕ (НСТЛ) ........... 243
Стр.494
494 Оглавление 9.11.1. Уравнение синтеза .................... 243 9.11.2. Генерация наноструктуры ............... 243 9.11.3. Компьютерное моделирование наноструктуры ИЛИ–НЕ ......................... 244 Глава 10. Транзисторная и переходная МОП-схемотехники . . . 248 10.1. МОП-транзисторы........................ 248 10.2. МОП-инверторы ......................... 249 10.2.1. МОП-инвертор с двумя источниками питания. Вариант 1 ........................ 249 10.2.2. МОП-инвертор с одним источником питания. Вариант 2 ........................ 251 10.2.3. МОП-инвертор с одним источником питания. Вариант 3 ........................ 251 10.3. Представление МОП-инвертора в переходной схемотехнике .......................... 252 10.3.1. Уравнение синтеза математической модели МОП-инвертора в переходной схемотехнике .... 252 10.3.2. Генерация полупроводниковых структур МОП-инвертора..................... 253 10.3.3. Физическое моделирование наноструктуры МОП-инвертора—схемы переходной схемотехники...................... 253 10.4. МОП-схема И–НЕ. Транзисторная схемотехника ..... 258 10.5. Математическая модель и структурные формулы МОП-схемы И–НЕ в переходной схемотехнике ....... 259 10.6. МОП-схема ИЛИ–НЕ. Транзисторная схемотехника . . . 261 10.7. Математическая модель МОП-схемы ИЛИ–НЕ в переходной схемотехнике .................. 262 10.8. Принципы синтеза МОП-схем из транзисторов ....... 264 10.9. Проектирование логических МОП-схем любой сложности на МОП-транзисторах........... 264 10.9.1. Алгоритм проектирования .............. 264 10.10. Достоинства и недостатки МОП-схем ............ 266 Глава 11. Транзисторная и переходная КМОП-схемотехники . . . 267 11.1. КМОП-инвертор в транзисторной схемотехнике ...... 267 11.1.1. Интегральная структура КМОП-инвертора в эпитаксиально-планарной технологии ...... 268 11.2. Математическая модель КМОП-схемы НЕ в переходной схемотехнике .......................... 269 11.3. Компьютерное моделирование наноструктуры КМОП-инвертора со структурной формулой на рисунке 11.5 ......................... 270
Стр.495
Оглавление 495 11.4. Компьютерное моделирование вертикальной наноструктуры КМОП-инвертора со структурной формулой на рисунке 11.8, а........ 272 11.5. КМОП-вентиль И–НЕ в транзисторной схемотехнике . . 279 11.6. Математическая модель КМОП-схемы И–НЕ в переходной схемотехнике ................. 280 11.7. КМОП-вентиль ИЛИ–НЕ в транзисторной схемотехнике.......................... 281 11.8. Математическая модель КМОП-схемы ИЛИ–НЕ в переходной схемотехнике ................. 282 11.9. Общее в КМОП-схемах НЕ, И–НЕ, ИЛИ–НЕ ....... 284 11.10. Принципы синтеза КМОП-схем разной сложности .... 284 11.11. Проектирование КМОП-схем любой сложности ...... 284 11.11.1. Алгоритм проектирования ............. 284 11.12. Достоинства и недостатки КМОП-схем ........... 285 Глава 12. Транзисторная и переходная БиМОП-схемотехники . . 286 12.1. БиМОП-инвертор ....................... 286 12.1.1. Уравнение синтеза математической модели.... 286 12.1.2. Генерация полупроводниковых структур БиМОП-инвертора .................. 287 12.1.3. Компьютерное моделирование переходной наноструктуры БиМОП-инвертора размерностью N= 6 .......................... 287 12.2. БиМОП-схема И–НЕ...................... 293 12.2.1. Транзисторные варианты—БиМОПТТЛ ..... 293 12.2.2. Синтез переходных моделей БиМОП-схем И–НЕ .................. 294 12.3. БиМОП-схема ИЛИ–НЕ.................... 295 12.3.1. Транзисторный вариант БиМОПНСТЛ ...... 295 12.3.2. Синтез переходной модели БиМОП-схемы ИЛИ–НЕ........................ 295 Глава 13. Методика проектирования СБИС в переходной схемотехнике ............................... 297 13.1. Этапы проектирования устройств .............. 298 13.1.1. Постановка задачи .................. 298 13.1.2. Определение схемотехнического базиса и типа проектирования ............... 299 13.2. Проектирование устройств в переходной схемотехнике.......................... 300 13.2.1. Сравнительный анализ транзисторной и переходной схемотехник ............. 300 13.3. Проектирование сложных комбинационных схем в переходной схемотехнике.................. 302
Стр.496
496 Оглавление Глава 14. Триггерные схемы ...................... 305 14.1. Структурная схема триггера ................. 305 14.2. Классификации триггеров .................. 306 14.3. Комбинированные триггеры ................. 306 14.4. Асинхронные триггеры .................... 307 14.4.1. Бистабильная ячейка, или асинхронный RS-триггер ....................... 307 14.4.2. Модификации RS-триггера ............. 311 14.4.3. Универсальный JK-триггер ............. 314 14.4.4. Т-триггер........................ 315 14.4.5. D-триггер ....................... 315 14.4.6. DV-триггер....................... 316 14.5. Методы проектирования триггеров ............. 317 14.5.1. Проектирование триггеров на основе RS-триггера ...................... 317 14.5.2. Метод преобразования характеристических уравнений ....................... 319 14.5.3. Метод сравнения характеристических уравнений 320 14.5.4. Метод проектирования триггеров по характеристическим уравнениям ........ 322 14.6. Синхронные триггеры ..................... 326 14.7. Проектирование триггеров на МОП-транзисторах и КМОП-парах транзисторов ................. 328 14.8. Проектирование комбинированных триггеров ....... 328 14.9. Многотактные триггеры.................... 330 14.9.1. Двухтактные триггеры................ 330 14.10. Триггеры в переходной схемотехнике............ 333 14.10.1. Модели бистабильных ячеек в переходной биполярной схемотехнике ............. 333 14.11. Компьютерное моделирование наноструктуры RS-триггера со структурной формулой, приведенной на рисунке 14.37, а ...................... 335 14.11.1. D-триггер в переходной схемотехнике ...... 346 Глава 15. Последовательностные цифровые функциональные устройства ЭВМ.............................. 348 15.1. Общая структурная схема последовательностного устройства ............. 348 15.2. Пример проектирования последовательностной схемы. . 349 Глава 16. Регистры ............................ 353 16.1. Классификация регистров .................. 353 16.1.1. Регистр с параллельными приемом и выдачей информации ............... 354 16.1.2. Регистр с параллельным приемом и последовательной выдачей информации .... 354
Стр.497
Оглавление 497 16.1.3. Регистр с последовательным приемом и параллельной выдачей информации ....... 355 16.1.4. Регистр с последовательными приемом и выдачей информации ................ 355 16.1.5. Универсальный регистр ................ 356 16.2. Регистры хранения ....................... 356 16.2.1. Регистр хранения на RS-триггерах ......... 356 16.2.2. Регистр хранения на D-триггере ........... 357 16.2.3. RS-триггер с парафазным приемом и выдачей информации ................ 358 16.2.4. Реализация на регистрах логических операций . . 359 16.2.5. Примеры использования поразрядных логических операций на регистрах ......... 361 16.3. Регистры сдвига ......................... 363 16.3.1. Реализация регистра сдвига на RS-триггерах . . . 364 16.3.2. Реверсивный регистр ................. 366 16.4. Пример проектирования схемы памяти в переходной схемотехнике .......................... 367 Глава 17. Счетчики ............................ 369 17.1. Последовательные счетчики .................. 369 17.2. Параллельные счетчики .................... 371 17.3. Вычитающий счетчик ..................... 376 17.4. Счетчик с ненормальным порядком счета (частный случай генератора чисел) .............. 376 17.5. Реверсивный счетчик с основанием 10 ............ 377 17.6. Последовательно-параллельные счетчики .......... 379 Глава 18. Генераторы чисел....................... 380 18.1. Пример проектирования устройства управления ...... 380 Глава 19. Комбинационные схемы устройств ............ 383 19.1. Дешифраторы .......................... 383 19.2. Шифраторы ........................... 386 19.3. Мультиплексоры ........................ 388 19.4. Демультиплексоры ....................... 391 19.5. Арифметико-логические устройства ............. 391 19.6. Схемы сравнения—двоичные компараторы ........ 393 Глава 20. Схемотехника матриц. Матричное проектирование....................... 397 20.1. Классификация полупроводниковых запоминающих устройств............................. 397 20.2. Запоминающие устройства с произвольной выборкой . . . 398 20.2.1. Биполярный запоминающий элемент ЗУПВ .... 399 20.2.2. МОП-запоминающий элемент ЗУПВ ........ 400 20.3. ПЗУ ................................ 400
Стр.498
498 Оглавление 20.3.1. Строковое ПЗУ ..................... 400 20.3.2. ПЗУ с выборкой одного разряда ........... 401 20.3.3. Программируемые биполярные ПЗУ ........ 402 20.3.4. Масочно-программируемые ПЗУ........... 403 20.3.5. Стираемые ПЗУ..................... 405 20.4. Применение ПЗУ. Примеры .................. 406 20.4.1. Сумматор на ПЗУ.................... 406 20.4.2. Счетчик на ПЗУ .................... 407 20.4.3. Генератор чисел на ПЗУ ................ 408 20.4.4. Хранение в ПЗУ графических образов и текстовых символов ........................ 409 20.4.5. Хранение в ПЗУ оцифрованного сигнала ...... 409 20.5. Программируемые логическиематрицы ............ 410 20.5.1. Основной вентиль биполярной ПЛМ......... 410 20.5.2. Построение ПЛМ .................... 412 20.5.3. Использование ПЛМ без триггеров в сложных устройствах....................... 413 20.5.4. Реализация на одной ПЛМ нескольких устройств . 413 20.5.5. ПЛМ с триггерами ................... 414 Глава 21. Автоматизация этапов проектирования СБИС в переходной схемотехнике....................... 416 21.1. Синтез математических моделей элементов и устройств переходной схемотехники. Алгоритмы ........... 416 21.2. Генерация наноструктур элементов и устройств переходной схемотехники ................... 428 21.3. 2D и 3D моделирование переходных наноструктур ..... 429 21.3.1. Особенности моделирования элементов переходной схемотехники...................... 430 21.3.2. Дополнительное программное обеспечение ..... 431 Глава 22. Система математических моделей и наноструктур логических элементов и элементов памяти переходной схемотехники различной размерности для полупроводниковой наноэлектроники ............................. 433 Глава 23. Сравнительный анализ транзисторной и переходной полупроводниковых схемотехник ................... 443 23.1. Преимущества переходной 3D схемотехники ........ 445 23.2. Проблемы переходной полупроводниковой 3D схемотехники ........................ 447 Глава 24. Наноструктуры и их модели. Четыре типа переходной схемотехники ............... 448 24.1. Модели наноструктур переходной полупроводниковой схемотехники (первый тип) .................. 449 24.2. Модели наноструктур биосхемотехники (второй тип) . . . 450
Стр.499
Оглавление 499 24.2.1. Базовые элементы ................... 450 24.2.2. Сочетание аминокислот—синтез схем биосхемотехники ................... 454 24.3. Сравнение моделей наноструктур первого и второго типов переходной схемотехники................... 454 24.4. Модели наноструктур неживых углеродных переходных систем (третий тип) ....................... 461 24.5. Модели неживых неуглеродных переходных систем (четвертый тип) ......................... 463 24.6. Единство и различия моделей наноструктур четырех типов переходной схемотехники ............... 464 Заключение ................................ 473 Литература................................. 475
Стр.500