Оценивая еще раз содержание учебного пособия, хотелось бы остановиться на следующем: с одной стороны, в схемотехнологии микроэлектроники сложилась определенная консервативная база, связанная с компонентами и схемотехникой базовых логических элементов; с другой - постоянно идет улучшение их параметров за счет модернизации технологии и появляются новые идеи в области схемотехники (арсенид-галлиевые ИС, БиКМОП-схемы, ПЛИС и т. п.).

Рассмотрим кратко последние достижения и тенденции в последовательности, отражающей содержание учебного пособия.

В новом десятилетии будет освоено производство цифровых кремниевых и арсенид-галлиевых микросхем с 0,5-мкм топологическими нормами и тремя-четырьмя слоями металлических межсоединений, что ставит перед разработчиками этих ИС и изделий на их основе ряд серьезных проблем. В предыдущем десятилетии цифровые ИС в своем развитии прошли громадный путь: если в 1980 г. они содержали максимум около 100 тыс. транзисторов, то в конце десятилетия их число достигло 1,2 млн. Если такой темп роста сохранится, то к концу века можно ожидать появления ИС, создаваемых в условиях промышленного производства по 0,25-мкм топологическим нормам с числом транзисторов, превышающим 30 млн. Однако при таком числе транзисторов возникает ряд серьезных вопросов: какие функциональные модули следует проектировать на их базе? Насколько универсальными их можно сделать? Каким образом можно обеспечить их эффективное тестирование?

По-видимому, самый важный из перечисленных вопросов: что делать со всеми этими транзисторами? Если не считать микропроцессоров и ИС памяти, существует лишь небольшое число логических схем общего назначения, требующих столь высокой степени интеграции.

Поскольку размеры кристаллов увеличиваются до 15 мм на сторону, что в настоящее время считается максимальным размером кристаллов для изготовления в условиях промышленного производства, в промышленности может, по-видимому, частично произойти возврат к идее интеграции на уровне полупроводниковой пластины. Если ранее эту идею практически не удавалось внедрить из-за низкого процента выхода годных ИС, то сейчас появление новых методов резервирования, реконфигурации и усовер-

шенствованных технологических процессов изготовления обещает привести к вполне приемлемым и экономичным результатам.

Благодаря литографическим установкам с прямым пошаговым экспонированием или с непосредственным формированием рисунка на пластине можно комбинировать схемы различных типов. Это дает возможность размещать на пластинах ряд процессоров и блоков памяти, а также вспомогательных функциональных схем [94].

Рынок сбыта динамических ЗУПВ (ДЗУПВ), который всегда относился к числу труднопредсказуемых, становится все менее прогнозируемым и одновременно еще более привлекательным. Цена ДЗУПВ в расчете на бит снижается, а приборы этого типа начинают находить применение не только в компьютерных системах, но и в широком классе бытовой электроники, в частности в телевидении высокой четкости (ТВЧ). Прогнозируется, что в 1992 г. будет продано 450 млн. 4-Мбит ДЗУПВ, в 1993 г.- 50 млн. 16-Мбит ДЗУПВ, а на 1996-1997 гг. придется начало промышленных поставок 64-Мбит ДЗУПВ на мировом рынке [95].

Примером одного из привлекательных технических направлений в создании полупроводниковых ЗУПВ гигабайтовой информационной емкости является создание таких ЗУ с использованием СБИС-пластин. Удалось решить проблему, которая впервые была сформулирована более 20 лет назад - изготовить на двух СБИС-пластинах диаметром 152 мм подсистему памяти информационной емкостью 40 Мбайт. На каждой кремниевой пластине размещается до 202 областей динамического ЗУПВ КМДП-типа емкостью 1 Мбит каждая, что с избытком хватает для организации на СБИС-пластине 20 Мбайт ЗУПВ. И такое же количество программируемых схем задания конфигурации связей па конкретной СБИС-пластине, соединенных с помощью сигнальных линий со своими четырьмя ближайшими соседними схемами задания конфигурации и с одной 1-Мбитовой областью ЗУПВ.

Дополнительные приборы памяти входят в состав пластины, чтобы компенсировать наличие неисправныхучастков в отдельных приборах памяти, которые выявляются при тестировании как в процессе изготовления, так и при эксплуатации системы.

Накопители на СБИС-пластинах могут заменить накопители на вращающихся магнитных дисках и при этом более чем в 200 раз сократить время доступа к хранимой информации.

Благодаря совершенствованию материалов и технологических методов, а также повышению выхода годных приборов арсенид-галлиевая технология заметно укрепляет свои позиции в сфере производства логических БИС и БИС ЗУ. В частности, фирмой «Hitachi Ltd» продемонстрировано статическое ЗУПВ информационной емкостью 4 К бит с временем доступа 0,8 не.

Сочетание биполярной и КМОП-технологий и разработка комбинированной БиКМОП-технологии позволили получить в 1989 г. матричные ИС сложностью более 100 тыс. логических вентилей,

в 1990 г. появились образцы БиКМОП ИС на 200 тыс. логических вентилей, ведутся работы по созданию и более насыщенных микросхем. В матричных БиКМОП ИС следующего поколения с большой вероятностью будут использоваться также встроенные блоки ЗУПВ.

Широко используется технология разработки специализированных БИС на основе БМК. Каково бы ни было число логических вентилей на кристалле вентильной матрицы, в случае использования схемы на базе стандартных элементов это число часто удается увеличить на 50-100% при практически таком же размере кристалла. Функциональные блоки, строящиеся на базе стандартных элементов, являются, как правило, более компактными, поскольку при тех же самых проектных нормах топологию транзисторов в стандартных элементах не приходится укладывать в стандартную координатную.сетку, предусматривающую прокладку металлических межсоединений.

Библиотечные элементы как для вентильных матриц, так и для ИС на стандартных элементах становятся все более сложными.

Сначала библиотечные элементы содержали главным образом больши-дство базовых логических вентилей, триггеров, дешифраторов и других нескожных функциональных блоков широкого применения. К концу 80-х годов сложность элементов, содержащихся во многих библиотеках для проектирования, значительно возрасла и достигла уровня 8- и 16-разрядных микроконтроллерных ядер. В последующих годах библиотечные функциональные блоки станут еще более сложными - вплоть до уровня микропроцессоров и периферийных устройств. Например, компания «Zilog» уже использует метод стандартных элементов - «суперинтеграция», она предлагает в своей библиотеке широко распространенный 8-разрядный микропроцессор Z-80 и усовершенствованный контроллер передачи данных. Компания планирует ввести в ту же библиотеку и свой 16-разрядный прибор Z-8000 [94].

Одним из значительных достижений последнего десятилетия (1980-1990) явилась разработка программируемых логических схем (ПЛИС). В настоящее время разработчики цифровых систем с целью получения нужных им компонентов отказываются от стандартных ИС и СИС в пользу ПЛИС. Сегодня почти нет высокопроизводительных инженерных АРМ и персональных компьютеров, в которых бы не применялись ПЛИС. Уникальной особенностью этого нового семейства схем можно считать реконфигури-руемые блоки ЗУПВ, которые служат в качестве матриц памяти или регистров.

Таким ЗУПВ можно придать конфигурацию памяти со слова-ь1и любой разрядности, изменяя ее побитно. Например, помимо ячеек ЗУПВ, служащих для реконфигурации логики, 20000-вен-тильные ПЛИС будут обладать 24 Кбит памятью. Предполагается, что объем продаж ПЛИС должен вырасти в 1994 г. до 1,8 млрд.