ভিএলএসআই কী? | ভিএলএসআই ডিজাইন | এটি গুরুত্বপূর্ণ নিয়ম এবং স্কেলিং

বিবেচনার বিষয়: ভিএলএসআই ডিজাইন

উ: ভিএলএসআই কী?

খ। ভিএলএসআইয়ের ইতিহাস ও পটভূমি

সি ভিএলএসআই ডিজাইন

D. ভিএলএসআই ডিজাইনে এফইটিস

E. VLSI ডিজাইনের নিয়ম

ভিএলএসআই ডিজাইনে এফ। স্কেলিং

উ: ভিএলএসআই কী?

ভিএলএসআই সম্পর্কে জানতে, আমাদের আইসি বা সংহত সার্কিট সম্পর্কে জানতে হবে। একটি আইসি একটি চিপ বা একটি প্রক্রিয়া প্যাকেজ যা লক্ষ লক্ষ সংখ্যায় ট্রানজিস্টর বা ডিজিটাল সার্কিট রয়েছে contains

ভিএলএসআই বা খুব বড় স্কেলের ইন্টিগ্রেশন বলতে আইসি গঠনের জন্য ট্রানজিস্টর (বিশেষত এমওএস ট্রানজিস্টর) অন্তর্ভুক্ত করার প্রক্রিয়াটিকে বোঝায়।

ভিএলএসআই ডিভাইসগুলিতে কয়েক হাজার যুক্তিযুক্ত গেট রয়েছে। এগুলি বড় মেমরি অ্যারে তৈরি করতে সহায়তা করে ar অ্যারেগুলি মাইক্রোকন্ট্রোলার এবং মাইক্রোপ্রসেসরে ব্যবহৃত হয়। 10 টি অন্তর্ভুক্ত করা সম্ভব4 10 থেকে9 স্ট্যান্ডার্ড ভিএলএসআই ডিজাইনিং কৌশলটিতে একটি চিপের উপাদান components

খ। ভিএলএসআইয়ের ইতিহাস এবং পটভূমি

বেল ল্যাবরেটরিজে জে বারডেন, ডব্লিউ শকলে, ডব্লু। ব্রাটেইন ১৯৪ 1947 সালে প্রথম ট্রানজিস্টর আবিষ্কার করেছিলেন। তিনটি বিজ্ঞানীই 1956 সালে আবিষ্কারের জন্য মহৎ পেয়েছিলেন। সময় এবং প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে ট্রানজিস্টরের আকার হ্রাস পেয়েছিল।

জ্যাক কিল্বি এবং রবার্ট নয়েস আইসি ধারণাটি নিয়ে এসেছিল যেখানে উপাদানগুলি একটি একক চিপের মধ্যে সংযুক্ত থাকে। এটি ইঞ্জিনিয়ারদের বিভিন্ন সার্কিটের ক্রিয়াকলাপ বৃদ্ধি করতে সহায়তা করেছিল।

মুর আইন: 1998 সালে, ইন্টেল কর্পোরেশনের সহ-প্রতিষ্ঠাতা গর্ডন মুর একটি সংহত সার্কিটের উপাদানগুলির সংখ্যা সম্পর্কে একটি প্রবণতা পূর্বাভাস করেছিলেন।

তিনি ভবিষ্যদ্বাণী করেছেন যে -

"মাইক্রো চিপের ভিতরে ট্রানজিস্টর সংখ্যা প্রতি দুই বছরে দ্বিগুণ হয়ে যায়"।

কিছু ব্যতিক্রম অনুসরণ করে ট্রেন্ডটি অনুসরণ করা হয়।

গ্রাফ দেখায় যে বিশ্ব কীভাবে মুর আইনকে অনুসরণ করেছে, চিত্রের ক্রেডিট - ম্যাক্স রোজার, হান্না রিচি, মুরের ল ট্রানজিস্টর গণনা 1970-2020সিসি বাই 4.0

ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের অগ্রগতি খুব বড় স্কেল ইন্টিগ্রেশন বা ভিএলএসআই প্রযুক্তি আবিষ্কারের দিকে পরিচালিত করে। ভিএলএসআই আবিষ্কার হওয়ার আগে পদক্ষেপ হিসাবে অন্যান্য প্রযুক্তি ছিল। তারা নীচে আলোচনা করা হয়।

  • এসএসআই বা ছোট স্কেল একীকরণ: এই ধরণের সংহত সার্কিটগুলিতে দশটিরও কম লজিক গেট রয়েছে। এই আইসি গেটগুলির একটি প্যাকেজের সাথে যুক্ত কয়েকটি গেট বা ফ্লিপ-ফ্লপ রয়েছে।
  • এমএসআই বা মাঝারি স্কেল একীকরণ: এই প্যাকেজগুলিতে দশ থেকে হাজার লজিক গেট রয়েছে। এমএসআই আইসি বেসিক লজিক গেট তৈরি করতে পারে। লজিক গেটগুলি আরও অনুক্রমিক এবং সম্মিলিত সার্কিট যেমন - ম্যাক্স-ডেমাক্স, এনকোডারস-ডিকোডার, ল্যাচ, ফ্লিপ ফ্লপ, রেজিস্টার ইত্যাদির জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে
  • এলএসআই বা বৃহত্তর স্কেল একীকরণ: এলএসআই ইউনিটগুলিতে শতাধিক গেট রয়েছে। এলএসআই আইসি আরও জটিল সার্কিট কাঠামো তৈরি করে যেমন - ক্যালকুলেটর, মিনি-কম্পিউটার ইত্যাদি creates
  • ভিএলএসআই বা খুব বড় স্কেল একীকরণ: হাজার হাজার লজিক গেট রয়েছে।
  • ULSI বা অতি বৃহত আকারের স্কেল একীকরণ: একটি একক চিপে 10 ^ 9 এরও বেশি উপাদান রয়েছে।

পরিবর্তনের একটি ওভারভিউ নীচে দেওয়া হয়েছে।

স্কেল-ইন্টিগ্রেশন ডিজাইনের জন্য বিভিন্ন পরিসীমা (স্ট্যান্ডার্ড ভিএলএসআই ডিজাইনে> আইসি প্রতি 10000 গেট ব্যবহার করা হয়)

ভিএইচডিএল ডিজাইন সম্পর্কে জানতে এখানে ক্লিক করুন!

সি ভিএলএসআই ডিজাইন

একটি ভিএলএসআই ডিজাইনের বিভিন্ন অংশ রয়েছে। এটি সার্কিটের সঠিক এবং নিখুঁত শারীরিক, কাঠামোগত এবং আচরণগত উপস্থাপনা প্রয়োজন। অপ্রয়োজনীয় এবং পুনরাবৃত্তিমূলক তথ্য একটি ভাল আর্টওয়ার্ক সিস্টেম তৈরি করতে বাদ দেওয়া হয়। গ্রাফিকাল ডিজাইনের বিবরণ এবং উপাদান এবং আন্তঃসংযোগগুলির প্রতীকী উপস্থাপনা ব্যবহার করে এটি অর্জন করা হয়েছে।

ভিএলএসআই আর্কিটেকচারে এন-চ্যানেল এমওএস ফিল্ড-এফেক্ট ট্রানজিস্টর এবং পরিপূরক এমওএস ব্যবহার করা হয়। পরিপূরক এমওএস বা সিএমওএস উভয়ই একই সাবস্ট্রেটে গড়াতে এন-চ্যানেল এবং পি-চ্যানেল এমওএস এফইটি উভয়ই প্রয়োজন both

১৯৮০ এর দশকে, প্যাকেজ ঘনত্ব বাড়ানোর চাহিদা বেড়েছিল এবং এটি এনএমওএস আইসিগুলির বিদ্যুৎ খরচ প্রভাবিত করে। বিদ্যুৎ খরচ এত বেশি হয়ে গেছে যে বিদ্যুৎ বিলুপ্তকরণ একটি গুরুতর সমস্যা তৈরি করেছে। সমস্যা সমাধানের জন্য, সিএমওএস প্রযুক্তি সমাধান হিসাবে আবির্ভূত হয়েছিল।

সিএমওএস উচ্চ ইনপুট প্রতিবন্ধকতা, উচ্চ আওয়াজ মার্জিন এবং দ্বি নির্দেশমূলক ক্রিয়া সরবরাহ করে। এজন্য এটি একটি স্যুইচ হিসাবে সহজেই কাজ করে।

Xilinx ব্যবহার করে ভিএইচডিএল প্রয়োগ করুন… এখানে আপনার প্রথম প্রকল্প তৈরি করা শুরু করুন!

D. ভিএলএসআই ডিজাইনে ট্রানজিস্টর

ধাতব অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টর বা মোসফেট উচ্চ ঘনত্বের ভিএলএসআই চিপগুলির মূল উপাদান।

ভিএলএসআইতে এফইটি ব্যবহার করা হয় কেন?

এফইটি বা ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টর সম্ভবত ট্রানজিস্টরের সহজতম রূপ। অ্যানালগ এবং ডিজিটাল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে এফইটিগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এগুলি ইনপুট প্রতিরোধের এবং বৃহত্তর অঞ্চল এবং আকারের একটি বৃহত মান দ্বারা পৃথক করা হয় এবং এগুলি কম বিদ্যুত ব্যবহারের সাথে সার্কিট তৈরিতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এজন্য এগুলি ব্যাপক আকারে একীকরণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

সিএমওএস এবং এন-চ্যানেল এমওএস তাদের শক্তি দক্ষতার জন্য ব্যবহৃত হয়।

এনএমওএস ট্রানজিস্টরের বৈশিষ্ট্য

এনএমওএস এফইটি-এর প্রতীকী উপস্থাপনা, চিত্র উত্স - বেনামে, আইজিএফইটি এন-সিএইচ লেবেলযুক্ত, পাবলিক ডোমেন হিসাবে চিহ্নিত, আরও বিশদ উইকিমিডিয়া কমন্স

উপরের চিত্রটিতে একটি ড্রোন কারেন্ট এবং টার্মিনাল ভোল্টেজের উপস্থাপনা সহ একটি এনএমওএস ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টর প্রদর্শিত হবে। কোনও এনএমওএস এফইটি-র জন্য, উত্স এবং নিকাশী টার্মিনালগুলি প্রতিসম (দ্বি নির্দেশমূলক)।

গেট টার্মিনালে যখন কোনও চার্জ নেই, ড্রেন টু সোর্স পাথ একটি ওপেন স্যুইচ হিসাবে কাজ করে। যেমন একটি পাতলা অক্সাইড স্তরটি স্তর থেকে গেটটি পৃথক করে, এটি একটি ক্যাপাসিট্যান্স মান দেয়। গেটের টার্মিনালটিতে যথেষ্ট ইতিবাচক চার্জ জমা হলে ভোল্টেজ ভিGS একটি প্রান্তিক ভোল্টেজ ভি ছাড়িয়ে গেছেTH। সুতরাং, নিকাশী এবং উত্সের মধ্যে একটি পরিচালনা পথ দেওয়ার জন্য গেটের নীচে অঞ্চলে ইলেক্ট্রনগুলি আকৃষ্ট হয়।

গেট ভোল্টেজ উন্নতকরণ মোড অপারেশনে প্রবেশ করে চ্যানেল পরিবাহিতা বাড়ায়। ভিTH ~ = 0.2 ভিDD ভিটিএইচ দেয়

এ জাতীয় FET- এর বেশিরভাগ বাহক হোল। সোর্স ভোল্টেজের ইতিবাচক গেট বা ভিGS ভি এর চেয়ে ছোটTH, সর্বাধিক ক্যারিয়ার বা গর্তগুলি সাবস্ট্রেটে ফিরে সরানো হয়। এখন, পি-টাইপের পৃষ্ঠায় কোনও বাহক নেই। হ্রাস অঞ্চলের কারণে কোনও বর্তমান নেই।

এখন, যখন সোর্স ভোল্টেজের প্রবেশদ্বারটি প্রান্তিক ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হয়ে যায়, তখন একটি স্বাস্থ্যকর পরিমাণ সংখ্যালঘু ক্যারিয়ার পৃষ্ঠের দিকে আকৃষ্ট হয় (যা আমাদের ক্ষেত্রে ইলেক্ট্রন)। সুতরাং, উত্স এবং নিকাশী টার্মিনালের মধ্যে একটি চ্যানেল বিপরীত স্তর গঠিত হয়। 

নীচের এক্সপ্রেশনটি ড্রেনের বর্তমান আইডি দেয়।

ID = চ্যানেলে প্রেরিত চার্জ (কিউ) / ট্রানজিট সময় (τ)

চার্জ ট্রানজিট সময় the উত্স টার্মিনাল থেকে টার্মিনাল নিষ্কাশনের জন্য চ্যানেলটি অতিক্রম করার জন্য কোনও চার্জ ক্যারিয়ারের সময়। ভি এর স্বল্পমূল্যের জন্যDS,

τ = উত্সের দূরত্বে ড্রেন (এল) / ইলেক্ট্রন ড্রিফ্ট বেগ (vd) = এল / μ ই = এল2 / ভিDS μ

ই বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং হিসাবে দেওয়া হয়, E = VDs / এল।

হ'ল বৈদ্যুতিন গতিশীলতা। আমরা আগেই বলেছি যে ক্যাপাসিট্যান্স মান উত্পন্ন হয়। ক্যাপাসিটেন্সটি C = εA / D = εWL / D হিসাবে দেওয়া হয়

ডাবলু প্রস্থ, অন্যদিকে ডি-অক্সাইড স্তরটির বেধ। the অক্সাইড স্তরের অনুমতি অনুমতি দেয়। সিলিকন ডি-অক্সাইডের জন্য, ε / of এর অনুপাত ε0 ৪ হিসাবে আসে trans

প্রশ্ন = সি (ভGS - ভিTH - ভিDS/ 2) = (ε ডাব্লুএল / ডি) * (ভিGS - ভিTH - ভিDS/ 2)

ড্রেন কারেন্টটি দেওয়া হয় - আইডি = কিউ / τ = (με ডাব্লু / এলডি) * (ভিGS - ভিTH - ভিDS/ 2) ভিDS

প্রতিরোধটি হবে আর = ভিডিএস / আইডি = এলডি / [μεডব্লিউ * (ভিGS - ভিTH - ভিDS/ 2)]

একটি এনএমওএস ট্রানজিস্টরের আউটপুট বৈশিষ্ট্যগুলি নীচের গ্রাফটিতে দেখানো হয়েছে।

ভিএলএসআই ডিজাইন
একটি এনএমওএস ট্রানজিস্টরের আউটপুট বৈশিষ্ট্য

স্যাচুরেশন অঞ্চলে ড্রেন কারেন্টটি প্রাপ্ত হয় -

আইডি = (μεW / 2LD) (ভিGS - ভিTH)2

এনএমওএস ট্রানজিস্টরগুলি থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ ভিটিএইচ <= 0 এর মান দিয়েও বানোয়াট হতে পারে। ট্রানজিস্টরগুলি হ্রাস-মোড ডিভাইস হিসাবে উল্লেখ করা হয়।

E. VLSI ডিজাইনের নিয়ম

ভিএলএসআই ডিজাইনিংয়ের কিছু প্রাথমিক নিয়ম রয়েছে। নিয়মগুলি বিশেষত কিছু জ্যামিতিক স্পেসিফিকেশন যা লেআউট মাস্কটির নকশাকে সহজ করে। নিয়মগুলি ন্যূনতম মাত্রা, লাইন লেআউট এবং অন্যান্য জ্যামিতিক ব্যবস্থার জন্য বিশদ সরবরাহ করে যা নির্দিষ্ট ব্যবস্থার দক্ষতার সীমা থেকে প্রাপ্ত।

এই নিয়মগুলি ডিজাইনারকে সামান্যতম সম্ভাব্য অঞ্চলে একটি সার্কিট ডিজাইন করতে সহায়তা করে যা পারফরম্যান্স এবং নির্ভরযোগ্যতার সাথে কোনও আপস ছাড়াই।

ডিজাইনের নিয়মের দুটি সেট রয়েছে।

  • মাইক্রন এর বিধি - নিয়মটি প্রয়োগের সীমাবদ্ধতার চারপাশে বিকশিত হয় যেমন - ন্যূনতম বৈশিষ্ট্য আকার, ক্ষুদ্রতম অনুমোদনযোগ্য বৈশিষ্ট্য পৃথকীকরণ। তারা মাইক্রো মিটার রেঞ্জের সাথে শ্রদ্ধার সাথে উদ্ধৃত হয়।
  • ল্যাম্বদার উপর ভিত্তি করে ডিজাইনের নিয়ম: লেআউটে দূরত্বের সীমাবদ্ধতাগুলি প্রাথমিক দৈর্ঘ্যের ইউনিট ল্যাম্বডের শর্তে প্রকাশ করা হয়। শিল্প-মান মাইক্রন নিয়মকে সহজ করার জন্য বিধিগুলি তৈরি করা হয়েছিল। এটি বিভিন্ন প্রক্রিয়াটির জন্য দক্ষতা স্কেলিংয়ের অনুমতি দেয়। দৈর্ঘ্যের একক ল্যাম্বদা হ'ল দূরত্ব যার দ্বারা কোনও স্তরের জ্যামিতিক বৈশিষ্ট্যটি অন্য স্তরের সাথে ওভারল্যাপ হতে পারে এবং প্রক্রিয়া প্রযুক্তির সীমাবদ্ধতা দ্বারা নির্ধারিত হয়।

দৈর্ঘ্যের এককটি লাম্বদা হলে সমস্ত প্রস্থ, ব্যবধান এবং দূরত্বগুলি এম * ল্যাম্বদা হিসাবে প্রকাশ করা হয় are এম স্কেলিং ফ্যাক্টর। বিচ্ছুরিত অঞ্চলে সর্বনিম্ন 2 ল্যাম্বডাসের একটি স্কেলিং ফ্যাক্টর রয়েছে। সুরক্ষিত থাম্ব নিয়ম অনুসারে, বিচ্ছিন্ন অঞ্চলগুলি, যা সংযুক্ত নয়, 3 টি ল্যাম্বডাসের বিচ্ছেদ রয়েছে। ধাতব রেখাগুলির স্ট্যান্ডার্ড ভিএলএসআই ডিজাইনে সর্বনিম্ন প্রস্থ এবং 3 টি ল্যাম্বডাস বিচ্ছেদ রয়েছে।

ভিএলএসআই ডিজাইনে এফ। স্কেলিং

প্রযুক্তির অগ্রগতি আমাদের ডিভাইসগুলির আকার হ্রাস করতে দেয়। আকার হ্রাসের এই প্রক্রিয়াটি স্কেলিং হিসাবে পরিচিত। স্কেলিং ভিএলএসআই ডিজাইনের প্রধান সুবিধাগুলি হ'ল, যখন কোনও সংহত সিস্টেমের মাত্রাগুলি হ্রাস আকারে মাপানো হয়, তখন সার্কিটের সামগ্রিক কর্মক্ষমতা উন্নত হয়। স্কেলিংয়ের অন্যান্য উদ্দেশ্যগুলি হ'ল- বৃহত্তর প্যাকেজ ঘনত্ব, বৃহত্তর প্রয়োগের গতি, ডিভাইসের ব্যয় হ্রাস।

সর্বাধিক ব্যবহৃত স্কেলিং মডেলগুলির মধ্যে কয়েকটি হ'ল -

  1. কনস্ট্যান্ট ইলেকট্রিক ফিল্ড স্কেলিং
  2. কনস্ট্যান্ট ভোল্টেজ স্কেলিং।

অবিচ্ছিন্ন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের জন্য, সার্কিটের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি একই থাকায় ননলাইনারি প্রভাবগুলি মুছে ফেলা হয়। ভিএলএসআই ডিজাইনে স্কেলিংটি বুঝতে, আমরা α এবং β হিসাবে দুটি পরামিতি গ্রহণ করি β ধ্রুব বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের জন্য, β = α এবং ভোল্টেজ স্কেলিংয়ের জন্য, β = 1।

আরও সম্পর্কিত সম্পর্কিত নিবন্ধের জন্য এখানে ক্লিক করুন

সুদীপ্ত রায় সম্পর্কে

আমি একজন ইলেকট্রনিক্স উত্সাহী এবং বর্তমানে ইলেকট্রনিক্স এবং যোগাযোগের ক্ষেত্রে নিবেদিত।
আমার কাছে এআই এবং মেশিন লার্নিংয়ের মতো আধুনিক প্রযুক্তিগুলি অন্বেষণে আগ্রহী।
আমার লেখাগুলি সমস্ত শিক্ষার্থীদের সঠিক এবং আপডেট হওয়া ডেটা সরবরাহের প্রতি নিবেদিত।
কাউকে জ্ঞান অর্জনে সহায়তা করা আমাকে প্রচুর আনন্দ দেয়।

লিঙ্কডইন - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/ এর মাধ্যমে সংযোগ করি

লাম্বদা গিক্স