HCMOS અને LVCMOS વચ્ચે શું સંબંધ છે?
ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ટેક્નોલોજી ઉત્ક્રાંતિ અને વર્ગીકરણના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, CMOS, HCMOS અને LVCMOS માં સરળ સમાંતર અથવા અવેજી સંબંધ નથી. તેના બદલે, તેઓ એક અધિક્રમિક સિસ્ટમ બનાવે છે જે વિવિધ પરિમાણો અને લક્ષણો ઓવરલેપના આધારે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
મુખ્ય સંબંધને નીચે પ્રમાણે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે: LVCMOS એ HCMOS ની આગામી- પેઢીના અનુગામી નથી, પરંતુ "વોલ્ટેજ ડોમેન" દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ મુખ્ય શાખા છે. કામગીરીની દ્રષ્ટિએ, આધુનિક LVCMOS ઉપકરણો પ્રારંભિક HCMOS ઉપકરણોને સંપૂર્ણપણે વટાવી ગયા છે. બે અલગ-અલગ પરિમાણમાં વિભાવનાઓ સાથે સંબંધિત છે અને સમકાલીન તકનીકોમાં અત્યંત સંકલિત છે.
1. કોર ફાઉન્ડેશન: CMOS ટેકનોલોજી
CMOS ટેક્નોલોજી અનુગામી તમામ પ્રકારો માટે આધાર તરીકે સેવા આપે છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે શૂન્ય સ્થિર વીજ વપરાશ હાંસલ કરીને ઇન્વર્ટર અથવા અન્ય લોજિક ગેટ બનાવવા માટે પૂરક P-MOS અને N-MOSFET નો ઉપયોગ તેની વ્યાખ્યાત્મક વિશેષતા છે. અહીં ચર્ચા કરાયેલા તમામ HCMOS અને LVCMOS ઉપકરણો આ મૂળભૂત લાક્ષણિકતાને શેર કરે છે.
2. પ્રદર્શન પેઢીઓ (પ્રાથમિક પરિમાણ) પર આધારિત ટેકનોલોજી ઉત્ક્રાંતિ
આ પરિમાણ સમય અને કામગીરી દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જે ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં પ્રગતિને પ્રતિબિંબિત કરે છે.
પરંપરાગત CMOS (દા.ત., 4000 શ્રેણી)
વિશેષતાઓ: મોટા લક્ષણોના કદ અને ઉચ્ચ પરોપજીવી ક્ષમતા સાથે પ્રારંભિક-તબક્કાની ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓને અપનાવે છે. તે વિશાળ ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ શ્રેણી (3–15V) ઓફર કરે છે પરંતુ લાંબા પ્રચાર વિલંબ (~100ns ના ક્રમમાં), ઓછી ઝડપ અને નબળા આઉટપુટ ડ્રાઇવિંગ ક્ષમતાથી પીડાય છે.
HCMOS (હાઇ-સ્પીડ CMOS)
વિશેષતાઓ: ટ્રાન્ઝિસ્ટરના પરિમાણોને પ્રમાણસર સ્કેલિંગ કરવાથી, ઉપકરણોની પરોપજીવી કેપેસીટન્સ અને ગેટ કેપેસીટન્સ નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે. આ સુધારો નીચા સ્થિર વીજ વપરાશને જાળવી રાખીને પ્રચાર વિલંબને ભારે (~10ns ના ક્રમમાં) ટૂંકાવે છે. તેની આઉટપુટ ડ્રાઇવિંગ ક્ષમતા પણ ઘણી વધારે છે.
શૈક્ષણિક સ્થિતિ: HCMOS એક ઐતિહાસિક ટેકનોલોજી નોડ રજૂ કરે છે. તે તે બિંદુને ચિહ્નિત કરે છે જ્યાં CMOS ટેક્નોલોજીએ તે સમયે મુખ્ય પ્રવાહના TTL તર્કની ઝડપ હાંસલ કરી હતી અને તેને વટાવી હતી, જે કામગીરી અને પાવર વપરાશ બંનેમાં CMOS ના વ્યાપક લાભો સ્થાપિત કરે છે. તેનો લાક્ષણિક પ્રતિનિધિ 5V-સંચાલિત 74HC શ્રેણી છે. એ નોંધવું જોઇએ કે HCMOS એ હાઇ-સ્પીડ CMOSનું સંક્ષેપ છે, હાઇ-વોલ્ટેજ CMOS નહીં. પ્રાયોગિક કાર્યક્રમોમાં, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ CMOS શબ્દનો ભાગ્યે જ ઉપયોગ થાય છે; જો જરૂરી હોય, તો તેને HVCMOS તરીકે સંક્ષિપ્તમાં લખવું જોઈએ.
3. સપ્લાય વોલ્ટેજ પર આધારિત આર્કિટેક્ચર વર્ગીકરણ (બીજો ક્રોસ-પરિમાણ)
આ પરિમાણ સપ્લાય વોલ્ટેજ દ્વારા પ્રમાણિત છે અને કાર્યપ્રદર્શન-આધારિત પરિમાણ સાથે ઓવરલેપ થાય છે.
5V CMOS
પ્રારંભિક પરંપરાગત CMOS અને મોટાભાગના HCMOS ઉપકરણોનો સમાવેશ થાય છે (દા.ત., 74HC શ્રેણી). આ પ્રથમ વ્યાપક પ્રમાણિત વોલ્ટેજ ડોમેન હતું.
લો-વોલ્ટેજ CMOS
વ્યાખ્યા: 5V ધોરણ કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછા ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજવાળા તમામ CMOS તર્ક પરિવારો માટે સામાન્ય શબ્દ. તેનો વિકાસ મુખ્યત્વે ગતિશીલ પાવર વપરાશ ઑપ્ટિમાઇઝેશન દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે, કારણ કે સર્કિટનો ગતિશીલ પાવર વપરાશ સપ્લાય વોલ્ટેજના ચોરસના પ્રમાણમાં હોય છે.
ઉપકેટેગરીઝ: LVCMOS ને ધોરણોની શ્રેણી બનાવવા માટે વોલ્ટેજ દ્વારા વધુ પેટાવિભાજિત કરવામાં આવે છે:
3.3V (LVCMOS): દા.ત., 74LVC શ્રેણી
2.5V, 1.8V, 1.5V, 1.2V, વગેરે: જેમ જેમ પ્રક્રિયા ગાંઠો આગળ વધે છે, ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ ઘટવાનું ચાલુ રાખે છે.
જોડાણ અને સમકાલીન એકીકરણ
ઐતિહાસિક ગૌણતા: તકનીકી વિકાસના ઇતિહાસમાં, HCMOS (દા.ત., 74HC) એ CMOS ટેક્નોલૉજીનો પર્ફોર્મન્સ પેટા વર્ગ છે.
ક્રોસ-પરિમાણીય ઓવરલેપ: HCMOS (સ્પીડ પર ભાર મૂકે છે) અને LVCMOS (વોલ્ટેજ પર ભાર મૂકે છે) એ વિભિન્ન વર્ગીકરણ માપદંડો પર આધારિત ખ્યાલો છે. એક જ ચિપ એકસાથે બંને કેટેગરીની હોઈ શકે છે.
ઉદાહરણ તરીકે, 74HC શ્રેણી 5V HCMOS છે.
74LVC શ્રેણી 3.3V LVCMOS છે, જ્યારે તેની ઝડપ કામગીરી સામાન્ય રીતે 74HC શ્રેણી કરતાં વધી જાય છે. આમ, 74LVC એ બંને LVCMOS છે અને "હાઇ-સ્પીડ" લાક્ષણિકતાને પૂર્ણપણે પૂર્ણ કરે છે.
સમકાલીન એકીકરણ અને પરિભાષા ઉત્ક્રાંતિ:
આજની સબમાઈક્રોન અને ડીપ-સબમાઈક્રોન સીએમઓએસ પ્રક્રિયાઓમાં, ઓછી વોલ્ટેજ એ હાઈ સ્પીડ અને ઓછા પાવર વપરાશને પ્રાપ્ત કરવા માટે પૂર્વશરત બની ગઈ છે. તેથી, તમામ નવી ડિઝાઇન કરાયેલ CMOS ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ સ્વાભાવિક રીતે "લો-વોલ્ટેજ" છે.
"હાઇ-સ્પીડ" હવે ચોક્કસ ઉત્પાદન શ્રેણી માટે વિશિષ્ટ લેબલ નથી પરંતુ આધુનિક CMOS ટેક્નોલોજીની સાર્વત્રિક વિશેષતા છે. શૈક્ષણિક અને ઇજનેરી પ્રથાઓમાં, "HCMOS" શબ્દનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે આધુનિક પ્રક્રિયાઓ પર આધારિત તમામ ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા CMOS સર્કિટનો સંદર્ભ આપવા માટે થાય છે, અને આમાંના મોટા ભાગના સર્કિટ LVCMOS ની શ્રેણીમાં આવે છે.
સમકાલીન સંદર્ભમાં:
CMOS: ટેકનોલોજી માટે છત્ર શબ્દ તરીકે, ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર આઉટપુટ સિગ્નલોમાં, તે ખાસ કરીને સિંગલ-એન્ડેડ સ્ક્વેર વેવ સિગ્નલ આઉટપુટનો સંદર્ભ આપે છે.
HCMOS: તેના વ્યાપક અર્થમાં, તે આધુનિક CMOS સર્કિટના ઉચ્ચ-પ્રદર્શન લક્ષણોનું વર્ણન કરે છે.
LVCMOS: તે નીચા ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજના વિદ્યુત ધોરણને સ્પષ્ટપણે વ્યાખ્યાયિત કરે છે.
તેથી, "3.3V, હાઇ-સ્પીડ CMOS સિગ્નલ"નું વર્ણન કરતી વખતે, વધુ ચોક્કસ શૈક્ષણિક અભિવ્યક્તિ છે: આ સિગ્નલ LVCMOS (દા.ત., LVC) ઇલેક્ટ્રિકલ સ્ટાન્ડર્ડનું પાલન કરે છે અને આધુનિક CMOS પ્રક્રિયાઓની ઉચ્ચ-સ્પીડ લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે. સીમાચિહ્ન તકનીક તરીકે, HCMOS ની મુખ્ય વારસો-પ્રક્રિયા સ્કેલિંગ દ્વારા પ્રદર્શન સુધારણા- વારસામાં મળી છે અને તમામ આધુનિક LVCMOS તકનીકો દ્વારા વટાવી દેવામાં આવી છે. બે વિભાવનાઓ સિદ્ધાંતમાં વિવિધ પરિમાણો સાથે સંબંધિત છે અને વ્યવહારિક કાર્યક્રમોમાં સંપૂર્ણ રીતે સંકલિત કરવામાં આવી છે.