Đồ Án Mạch so sánh 2 Bit

Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ


Ngày nay với tốc độ phát triển của điện tử và công nghệ thông tin nói riêng và khoa học kĩ thuật nói chung ,hàng loạt các sản phẩm công nghệ cao đã ra đời.Những thiết bị này đã góp phần nâng cao đời sống cho con người và chúng có ý nghía rất lớn trong cuộc cách mạng công nghệ.Tuy nhiên một thành viên không thể không nhắc tới đó là Chip,mặc dù với vẻ bề ngoài có vẻ bé nhỏ,nhưng sức mạnh cũng như những tiện ích mà nó đem đến lại không hề nhỏ tí nào.
Nếu coi các cỗ máy hiện đại ngày nay như một thực thể sống thì những con Chip bé nhỏ chính là các tế bào góp phần nuôi dưỡng và duy trì sự sống cho các cỗ máy này.
Để tìm hiểu về công nghệ chip và tìm hiểu một ứng dụng cụ thể của công nghệ này,nhóm chúng em xin thực hiện đề tài :” MẠCH SO SÁNH 2 BIT”
1.1 Mục đích và yêu cầu
1.1.1 Mục đích
Thực hiện mạch logic so sánh 2 bit,sau đó chuyển sang mạch transistor,dùng phần mềm DSCH2 và công đoạn cuối cùng là chuyển sang mạch layout bằng phần mềm MICROWIND2 theo đúng công nghệ 180 m.
1.1.2 Yêu cầu
Mạch hoạt động tốt,công suất tiêu tán của mạch bé <1mw
Mạch thiết kế phải gọn,không quá phức tạp,dễ quan sát.
Sơ đồ các dạng sóng ngõ vào và ra của 3mạch logic,mạch transistor,mạch layout phải giống nhau.
1.2 Công nghệ chip
1.2.1 Chip là gì ?
Chip là IC ( Integrated circuit ), tiếng Việt gọi là mạch tích hợp hay vi mạch tích hợp hay ngắn gọn hơn là vi mạch, là một khái niệm chỉ các mạch điện chứa các linh kiện bán dẫn (như transistor) và các linh kiện điện tử thụ động (như điện trở) được kết nối với nhau trên một đế silicon.
1.2.2 Lịch sử
Ngày nay sự phát triển nhanh chóng với tốc độ chóng mặt của khoa học công nghệ,bất kì 1 sản phẩm công nghệ nào cũng tích hợp trong đó con chip và hầu như mọi người đều sử dụng và cần đến nó,từ các sản phẩm công nghệ đơn giản như điện thoại bàn đến điện thoại di động,ti vi,máy tính nhưng nói đến lịch sử hình thành và phát triển của nó thì ít ai biết đến .
- Năm 1931, Wolfgang Pauli đã nói: “one shouldn’t work - on, semiconductor that is a filthy mess, who knows if they really exist” ,Tức là "khi đó, đối với con người thì chất bán dẫn chỉ là một mớ hỗn độn vô giá trị", con người chưa hề có một ý thức về tác dụng của nó. Tuy nhiên ngày nay công nghệ bán dẫn nói chung và IC nói riêng đã không còn xa lạ với mỗi người. Ở mọi nơi, mọi chỗ ta luôn nhìn thấy sự hiện hữu của công nghệ điện tử, của ngành sản xuất IC. Sự xuất hiện và phát triển của công nghệ bán dẫn đã đưa con người lên tầm cao mới. Chúng ta hãy cùng điểm lại một số mốc quan trọng đánh dấu sự phát triển của công nghệ sản xuất IC trên thế giới.

Nhà máy sản xuất chip
- Năm 1940 Russel Ohl tại phòng thí nghiệm Bell Labs đã tạo ra tiếp giáp PN có điện áp 0.5 volts khi được phơi ra ngoài nắng. Đây chính là khởi đầu cho sự phát triển của ngành bán dẫn sau này.
- Năm1945, Bell Labs đã thành lập một nhóm chuyên gia để phát triển bóng bán dẫn thay cho đèn chân không lúc đó đang được sử dụng rộng rãi. Nhóm chuyên gia đứng đầu là William Shockley bao gồm 2 chuyên gia John Bardeen, Walter Brattain và các cộng sự.
-Năm 1947 J. Bardeen & W. Brattain đã phát minh ra transistor đầu tiên (point-contact transistor) với tên gọi sơ khai là "transfer resistance" – thiết bị chuyển đổi trở kháng. Đây là một đột phá trong nỗ lực tìm ra thiết bị mới thay cho ống chân không. Dòng điện vào được truyền qua lớp dẫn điện (conversion layer) trên bề mặt bản Germanium và được khuyếch đại thành dòng ra. Sở dĩ thiết bị khuyếch đại dòng điện này có tên là TRANSISTOR vì nó là một loại điện trở (resister) hay bán dẫn (semiconductor ) có khả năng truyền điện (transfer).

transistor
-Năm 1950 Sau khi point-contact transistor ra đời, nó nhanh chóng bị thay thế bởi junction transistor (transistor tiếp giáp NP) vào năm 1951 do hạn chế khó chế tạo của nó.
- Đến năm 1954 thì transistor đã trở thành linh kiện quan trọng trong hệ thống điện thoại, radio. Và minh chứng cho tầm quan trọng của sự ra đời transistor chính là giải thưởng Nobel vật lý năm 1956 được trao cho Bardeen, Bratain và Shockley.
- Thập niên 50 là khoảng thời gian được coi như quá trình chuẩn bị cho sự ra đời của một con IC hoàn chỉnh đầu tiên. Đầu tiên là việc chia sẻ những nguyên tắc sản xuất IC của các nhà khoa học, tiếp đến là các hoạt động mang tính thương mại của một số hãng lớn như Texas Instruments để quảng bá hình ảnh của thứ được gọi là "filthy mess" kia, silicon cũng được chọn là phương án tối ưu để sản xuất IC thay cho germanium – một thứ vừa đắt lại khó sản xuất. Trong thời gian này Bell Labs cũng đã thành công trong việc thực nghiệm các quá trình oxi hóa (oxidation), khuyếch tán (diffusion), quang khắc (photomasking), ectching (ăn mòn), đây là những quá trình nền tảng trong layout IC. Đến năm 1955 thì transistor hiệu ứng trường đầu tiên được Bell Labs sản xuất. Có thể nói đây là một mốc hết sức quan trọng vì như ta biết MOSFET chính là linh kiện quan trọng nhất trong công nghệ CMOS (công nghệ đang được sử dụng hiện nay để sản xuất IC).

transistor

- 12/09/1958 Jack Killby đã chế tạo thành công ra IC dao động với 5 linh kiện đơn giản đó là: resistors, capacitors, distributed capacitors và transistors trên một vật liệu giống nhau gọi là “chip”. Phát minh này không chỉ mang lại cho Killbly bằng sáng chế của TI mà còn mang lại cho ông một phần của giải thưởng Nobel vật lý năm 2000.
- Năm 1959, J. Hoerni và R. Noyce (Fairchild, Mỹ) thành công trong việc chế tạo ra transistor trên một mặt phẳng silicon. Hình dưới là transistor với cả 3 cực (base, emitter, colector) cùng nằm trên một mặt phẳng.