Якая сувязь паміж HCMOS і LVCMOS?
З пункту гледжання развіцця тэхналогіі інтэгральных схем і сістэматыкі, CMOS, HCMOS і LVCMOS не маюць простай паралельнай або замяшчальнай сувязі. Замест гэтага яны ўтвараюць іерархічную сістэму, якая класіфікуецца на аснове розных вымярэнняў і супадзенняў функцый.
Асноўныя адносіны можна вызначыць наступным чынам: LVCMOS не з'яўляецца наступным-пакаленнем пераемнікам HCMOS, а хутчэй асноўнай галіной, класіфікаванай па "вобласці напружання". З пункту гледжання прадукцыйнасці сучасныя прылады LVCMOS цалкам пераўзышлі раннія прылады HCMOS. Абодва належаць да паняццяў у розных вымярэннях і моцна інтэграваныя ў сучасныя тэхналогіі.
1. Асноўная аснова: тэхналогія CMOS
Тэхналогія CMOS ляжыць у аснове ўсіх наступных варыянтаў. Яго вызначальнай асаблівасцю з'яўляецца выкарыстанне дадатковых P-MOS і N-MOSFET для фарміравання інвертараў або іншых лагічных элементаў, дасягаючы тэарэтычна нулявога статычнага энергаспажывання. Усе прылады HCMOS і LVCMOS, якія абмяркоўваюцца тут, маюць гэтую фундаментальную характарыстыку.
2. Эвалюцыя тэхналогіі на аснове пакаленняў прадукцыйнасці (асноўнае вымярэнне)
Гэта вымярэнне класіфікуецца па часе і прадукцыйнасці, што адлюстроўвае прагрэс у вытворчых працэсах.
Традыцыйная CMOS (напрыклад, серыя 4000)
Характарыстыкі: выкарыстоўвае вытворчыя працэсы на ранніх-стадыях з вялікімі памерамі функцый і высокай паразітнай ёмістасцю. Ён прапануе шырокі дыяпазон працоўнага напружання (3–15 В), але мае вялікія затрымкі распаўсюджвання (парадку ~100 нс), нізкую хуткасць і слабую здольнасць кіраваць выхадам.
HCMOS (высока-хуткасны CMOS)
Асаблівасці: шляхам прапарцыйнага памяншэння памераў транзістараў паразітная ёмістасць і ёмістасць засаўкі прылад значна зніжаюцца. Гэта паляпшэнне значна скарачае затрымкі распаўсюджвання (парадку ~10 нс), захоўваючы пры гэтым нізкае статычнае энергаспажыванне. Яго здольнасць кіраваць выхадам таксама значна пашырана.
Акадэмічнае пазіцыянаванне: HCMOS уяўляе сабой гістарычны тэхналагічны вузел. Гэта адзначыла момант, калі тэхналогія CMOS дасягнула і перавысіла хуткасць асноўнай логікі TTL таго часу, усталяваўшы шырокія перавагі CMOS як у прадукцыйнасці, так і ў спажыванні энергіі. Яе тыповым прадстаўніком з'яўляецца серыя 74HC, якая працуе на 5 В-. Варта адзначыць, што HCMOS - гэта абрэвіятура High-Speed CMOS, а не High{7}}Voltage CMOS. У практычных прымяненнях тэрмін CMOS з высокім-напружаннем выкарыстоўваецца рэдка; пры неабходнасці яго варта скароціць як HVCMOS.
3. Архітэктурная класіфікацыя на аснове напружання сілкавання (іншае перакрыжаванае-вымярэнне)
Гэта вымярэнне стандартызавана напругай сілкавання і перакрываецца з вымярэннем-прадукцыйнасці.
5V CMOS
Уключае раннія традыцыйныя прылады CMOS і большасць прылад HCMOS (напрыклад, серыя 74HC). Гэта была першая шырока стандартызаваная вобласць напружання.
КМОП з нізкім-напружаннем
Вызначэнне: агульны тэрмін для ўсіх сямействаў логікі CMOS з працоўным напружаннем, значна ніжэйшым за стандарт 5 В. Яго распрацоўка ў першую чаргу абумоўлена дынамічнай аптымізацыяй энергаспажывання, паколькі дынамічнае энергаспажыванне ланцуга прапарцыйна квадрату напружання сілкавання.
Падкатэгорыі: LVCMOS далей падпадзяляецца па напрузе, каб сфармаваць шэраг стандартаў:
3,3 В (LVCMOS): напрыклад, серыя 74LVC
2,5 В, 1,8 В, 1,5 В, 1,2 В і г.д.: па меры прасоўвання вузлоў працэсу працоўнае напружанне працягвае змяншацца.
Прыналежнасць і сучасная інтэграцыя
Гістарычнае падпарадкаванне: у гісторыі тэхналагічнага развіцця HCMOS (напрыклад, 74HC) з'яўляецца падкласам прадукцыйнасці тэхналогіі CMOS.
Перакрыцце-памераў: HCMOS (падкрэсліванне хуткасці) і LVCMOS (падкрэсленне напружання) — паняцці, заснаваныя на розных крытэрыях класіфікацыі. Адзін чып можа належаць да абедзвюх катэгорый адначасова.
Напрыклад, серыя 74HC - гэта 5V HCMOS.
Серыя 74LVC мае 3,3 В LVCMOS, у той час як яе хуткадзейнасць звычайна перавышае характарыстыкі серыі 74HC. Такім чынам, 74LVC адначасова з'яўляецца LVCMOS і цалкам адпавядае характарыстыкам "высокай-хуткаснасці".
Сучасная інтэграцыя і эвалюцыя тэрміналогіі:
У сучасных субмікронных і глыбокіх-субмікронных працэсах CMOS нізкае напружанне стала неабходнай умовай для дасягнення высокай хуткасці і нізкага энергаспажывання. Такім чынам, усе новыя інтэгральныя схемы CMOS па сваёй сутнасці маюць "нізкае{2}}напружанне".
"Высокая-хуткаснасць" больш не з'яўляецца выключнай пазнакай для пэўных серый прадуктаў, а ўніверсальнай асаблівасцю сучаснай тэхналогіі CMOS. У акадэмічнай і інжынернай практыцы тэрмін "HCMOS" часта выкарыстоўваецца для абазначэння ўсіх высокапрадукцыйных схем CMOS, заснаваных на сучасных працэсах, і пераважная большасць гэтых схем падпадае пад катэгорыю LVCMOS.
У сучасным кантэксце:
CMOS: як агульны тэрмін для абазначэння тэхналогіі, у выхадных сігналах кварцавага генератара, ён у прыватнасці адносіцца да аднаканцовай-выхаднай хвалі квадратнага сігналу.
HCMOS: у шырокім сэнсе ён апісвае высокія-атрыбуты прадукцыйнасці сучасных схем CMOS.
LVCMOS: Яно дакладна вызначае электрычны стандарт нізкага працоўнага напружання.
Такім чынам, пры апісанні «3,3 В, высока{1}}хуткасны CMOS-сігнал» больш дакладным акадэмічным выразам з'яўляецца: гэты сігнал адпавядае электрычнаму стандарту LVCMOS (напрыклад, LVC) і дэманструе высокія-хуткасныя характарыстыкі сучасных CMOS-працэсаў. Як знакавая тэхналогія, асноўная спадчына HCMOS-паляпшэнне прадукцыйнасці за кошт маштабавання працэсу-была ўспадкавана і пераўзыдзена ўсімі сучаснымі тэхналогіямі LVCMOS. Дзве канцэпцыі належаць да розных вымярэнняў у тэорыі і былі цалкам інтэграваныя ў практычных прыкладаннях.