Kakav je odnos između HCMOS-a i LVCMOS-a?
Iz perspektive evolucije i taksonomije tehnologije integriranih kola, CMOS, HCMOS i LVCMOS nemaju jednostavan paralelni ili zamjenski odnos. Umjesto toga, oni formiraju hijerarhijski sistem koji je kategoriziran na osnovu različitih dimenzija i preklapanja karakteristika.
Odnos jezgre se može definirati na sljedeći način: LVCMOS nije sljedeća-generacija nasljednika HCMOS-a, već glavna grana klasifikovana prema "naponskoj domeni". Što se tiče performansi, moderni LVCMOS uređaji su u potpunosti nadmašili rane HCMOS uređaje. Njih dvoje pripadaju konceptima u različitim dimenzijama i visoko su integrisani u savremene tehnologije.
1. Osnovna osnova: CMOS tehnologija
CMOS tehnologija služi kao osnova za sve naredne varijante. Njegova definitivna karakteristika je upotreba komplementarnih P-MOS i N-MOSFET-ova za formiranje pretvarača ili drugih logičkih kapija, postižući teoretski nultu statičku potrošnju energije. Svi HCMOS i LVCMOS uređaji o kojima se ovdje govori dijele ovu osnovnu karakteristiku.
2. Evolucija tehnologije zasnovana na generacijama performansi (primarna dimenzija)
Ova dimenzija je klasifikovana prema vremenu i performansama, odražavajući napredak u proizvodnim procesima.
Tradicionalni CMOS (npr. serija 4000)
Karakteristike: Usvaja proizvodne procese u ranoj{0}} fazi s velikim veličinama karakteristika i visokim parazitskim kapacitetom. Nudi širok raspon radnog napona (3-15V), ali pati od velikih kašnjenja širenja (reda od ~100ns), male brzine i slabe izlazne mogućnosti pokretanja.
HCMOS (High-CMOS)
Karakteristike: Proporcionalnim smanjenjem dimenzija tranzistora, parazitski kapacitet i kapacitivnost gejta uređaja su značajno smanjeni. Ovo poboljšanje drastično skraćuje kašnjenja u širenju (do reda od ~10ns) uz održavanje niske statičke potrošnje energije. Njegova izlazna sposobnost vožnje je također značajno poboljšana.
Akademsko pozicioniranje: HCMOS predstavlja istorijski čvor tehnologije. To je označilo tačku u kojoj je CMOS tehnologija postigla i premašila brzinu uobičajene TTL logike u to vrijeme, uspostavljajući sveobuhvatne prednosti CMOS-a u pogledu performansi i potrošnje energije. Njegov tipični predstavnik je 5V-serija 74HC. Treba napomenuti da je HCMOS skraćenica od High-Speed CMOS, a ne High-Voltage CMOS. U praktičnim primjenama, termin visoko-CMOS se rijetko koristi; ako je potrebno, treba biti skraćeno kao HVCMOS.
3. Klasifikacija arhitekture zasnovana na naponu napajanja (druga unakrsna-dimenzija)
Ova dimenzija je standardizirana naponom napajanja i preklapa se s dimenzijom{0}}baziranom na performansama.
5V CMOS
Uključuje rane tradicionalne CMOS i većinu HCMOS uređaja (npr. 74HC serija). Ovo je bila prva široko standardizirana domena napona.
Niskonaponski-CMOS
Definicija: Opšti termin za sve CMOS logičke porodice sa radnim naponima znatno nižim od standarda od 5V. Njegov razvoj prvenstveno je vođen dinamičkom optimizacijom potrošnje energije, jer je dinamička potrošnja energije kola proporcionalna kvadratu napona napajanja.
Potkategorije: LVCMOS je dalje podijeljen po naponu kako bi se formirao niz standarda:
3.3V (LVCMOS): npr. 74LVC serija
2.5V, 1.8V, 1.5V, 1.2V, itd.: Kako procesni čvorovi napreduju, radni naponi nastavljaju da opadaju.
Pripadnost i savremena integracija
Historijska podređenost: U istoriji tehnološkog razvoja, HCMOS (npr. 74HC) je podklasa performansi CMOS tehnologije.
Unakrsno-Dimenzionalno preklapanje: HCMOS (naglašavanje brzine) i LVCMOS (naglašavanje napona) su koncepti zasnovani na različitim kriterijima klasifikacije. Jedan čip može pripadati objema kategorijama istovremeno.
Na primjer, serija 74HC je 5V HCMOS.
Serija 74LVC je 3,3V LVCMOS, dok njene performanse u brzini generalno premašuju one iz serije 74HC. Dakle, 74LVC je i LVCMOS i u potpunosti ispunjava karakteristike "velike-brzine.
Savremena integracija i evolucija terminologije:
U današnjim submikronskim i dubokim{0}}submikronskim CMOS procesima, nizak napon je postao preduvjet za postizanje velike brzine i niske potrošnje energije. Stoga su sva novodizajnirana CMOS integrirana kola inherentno "nisko-naponska".
"Velika-brzina" više nije oznaka ekskluzivna za određene serije proizvoda, već univerzalna karakteristika moderne CMOS tehnologije. U akademskim i inženjerskim praksama, termin "HCMOS" se često koristi da se općenito odnosi na sva CMOS kola visokih{2}}performansi zasnovana na modernim procesima, a velika većina ovih kola spada u kategoriju LVCMOS.
U savremenom kontekstu:
CMOS: Kao krovni izraz za tehnologiju, u izlaznim signalima kristalnog oscilatora, on se posebno odnosi na jedno-završni izlaz pravougaonog signala.
HCMOS: U svom širem smislu, opisuje atribute visokih{0}}performansi modernih CMOS kola.
LVCMOS: Jasno definira električni standard niskog radnog napona.
Stoga, kada se opisuje "3,3V, brzi-CMOS signal", precizniji akademski izraz je: Ovaj signal je u skladu sa LVCMOS (npr. LVC) električnim standardom i pokazuje karakteristike velike{4}}brzine modernih CMOS procesa. Kao značajna tehnologija, HCMOS-ovo osnovno naslijeđe-poboljšanje performansi kroz skaliranje procesa-je naslijeđeno i nadmašeno svim modernim LVCMOS tehnologijama. Dva koncepta pripadaju različitim dimenzijama u teoriji i u potpunosti su integrirani u praktične primjene.