Одним из возможных путей ускорения разработки и удешевления производства специализированных (полузаказных) микросхем является реализация их на основе базовых матричных кристаллов (БМК). Другой путь - применение программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Сегодня современные ПЛИС на базе цифровых вентильных матриц с конфигурационным ОЗУ фирм XILINX, ALTERA, AMTEL, ACTEL практически вытеснили цифровые БМК (Ц БМК) объёмом до 40 тысяч вентилей. Вместе с тем, появившиеся в последние годы аналоговые БИС с программируемой конфигурацией (electrically programmable analog circuits (EPAC)) пока имеют существенные ограничения по номенклатуре и характеристикам реализуемых на их основе аналоговых узлов аналого - цифровых микроэлектронных устройств (АЦ МЭУ) и по этой причине малопригодны для реализации на их основе законченных АЦ МЭУ.
Поэтому аналого - цифровые базовые матричные кристаллы (АЦ БМК) являются в настоящее время наиболее перспективной элементной базой для быстрой и экономически эффективной реализации элементов и устройств современной РЭА.
Основные достоинства АЦ БМК, заключающиеся в снижении стоимости и времени проектирования, обусловлены такими причинами, как:
- применение АЦ БМК для проектирования и изготовления широкого спектра БИС;
- уменьшение количества детализированных решений в ходе проектирования БИС;
- упрощения контроля и внесения изменений в топологию;
- возможность эффективного использования автоматизированных методов конструирования, которая обусловлена однородной структурой АЦ БМК.
Аналоговые и аналого - цифровые БМК можно разделить на две основные группы:
- аналоговые БМК (А БМК), разрабатываемые на основе традиционной биполярной технологии;
- аналого - цифровые БМК (АЦ БМК), при разработке которых используется БиКМОП технологический процесс.
Как следует из литературных источников разработка устройств преобразования и обработки информации на основе АЦ БМК имеет свои особенности, а именно: высокая плотность заполнения (более 80%) аналоговой и цифровой матриц БМК, наличие большого количества высокоточных резисторов, повышенные требования к точности разводки схем и.т.д.
Анализ аналоговых и аналого - цифровых БМК показывает, что в зависимости от предполагаемой области применения возможно применение всех существующих на сегодняшний день базовых технологий. Однако, для обоснованного выбора базового технологического процесса требуется классифицировать множество БМК по предполагаемой области их применения и по технологическим признакам:
1. Аналоговые БМК
1.1. Аналоговые БМК на основе биполярной технологии
1.2. Аналоговые БМК на основе биполярной технологии с добавлением МОП - элементов
2. Аналого - цифровые БМК
2.1. Аналого - цифровые БМК на основе КМОП технологии
2.2. Аналого - цифровые БМК на основе КМОП технологии с добавлением биполярных элементов
2.3. БиКМОП аналого - цифровые БМК
При проектировании АЦ БМК целесообразно придерживаться следующих шагов:
- определение области применения аналого - цифрового БМК и выбор его оптимальной конструкции;
- проведение конструктивной разработки аналого - цифрового БМК, ориентированного на использование в ранее определённых областях применения;
- составление и оптимизация компонентного состава аналого - цифрового БМК.
У нас в стране и зарубежом давно существует устойчивый интерес к аналоговым и аналого - цифровым БМК. Вместе с тем в отличие от Ц БМК вопросы конструкции АЦ БМК и как частного случая аналоговых БМК изучены слабо. Однако определение набора, выбор конструкции базовых ячеек и последующая разработка конструкции АЦ БМК - наиболее ответственный этап его проектирования, так как от этого зависят не только характеристики конкретного АЦ МЭУ, но и сама возможность его реализации.