Aký je vzťah medzi HCMOS a LVCMOS?
Z hľadiska vývoja technológie integrovaných obvodov a taxonómie nemajú CMOS, HCMOS a LVCMOS jednoduchý paralelný alebo substitučný vzťah. Namiesto toho tvoria hierarchický systém, ktorý je kategorizovaný na základe rôznych dimenzií a prekrývania funkcií.
Základný vzťah možno definovať takto: LVCMOS nie je nástupcom novej{0}}generácie HCMOS, ale skôr hlavnou vetvou klasifikovanou podľa „napäťovej domény“. Pokiaľ ide o výkon, moderné zariadenia LVCMOS plne prekonali skoré zariadenia HCMOS. Tieto dva patria ku konceptom v rôznych dimenziách a sú vysoko integrované v súčasných technológiách.
1. Základný základ: Technológia CMOS
Technológia CMOS slúži ako základ pre všetky nasledujúce varianty. Jeho definujúcou vlastnosťou je použitie komplementárnych P-MOS a N{2}}MOSFET na vytvorenie invertorov alebo iných logických brán, čím sa dosahuje teoreticky nulová statická spotreba energie. Všetky zariadenia HCMOS a LVCMOS, o ktorých sa tu hovorí, zdieľajú túto základnú charakteristiku.
2. Technologický vývoj založený na výkonových generáciách (primárna dimenzia)
Táto dimenzia je klasifikovaná podľa času a výkonu, čo odráža pokrok vo výrobných procesoch.
Tradičné CMOS (napr. séria 4000)
Vlastnosti: Prijíma počiatočné{0}}štádium výrobných procesov s veľkými veľkosťami prvkov a vysokou parazitnou kapacitou. Ponúka široký rozsah prevádzkového napätia (3–15 V), ale trpí dlhými oneskoreniami šírenia (rádovo ~ 100 ns), nízkou rýchlosťou a slabou schopnosťou riadenia výstupu.
HCMOS (vysoko{0}}rýchlostné CMOS)
Vlastnosti: Proporcionálnym zmenšením rozmerov tranzistorov sa výrazne zníži parazitná kapacita a kapacita hradla zariadení. Toto zlepšenie drasticky skracuje oneskorenia šírenia (rádovo ~ 10 ns) pri zachovaní nízkej spotreby statickej energie. Výrazne sa zlepšila aj jeho schopnosť výstupného pohonu.
Akademické umiestnenie: HCMOS predstavuje historický technologický uzol. Znamenalo to bod, v ktorom technológia CMOS dosiahla a prekonala rýchlosť bežnej logiky TTL v tom čase, čím sa vytvorili komplexné výhody CMOS z hľadiska výkonu a spotreby energie. Jeho typickým predstaviteľom je 5V-séria 74HC. Treba poznamenať, že HCMOS je skratka pre vysoko-rýchlostné CMOS, nie vysokonapäťové CMOS{7}}. V praktických aplikáciách sa pojem vysokonapäťové CMOS používa zriedka; v prípade potreby by mal byť skrátený ako HVCMOS.
3. Klasifikácia architektúry na základe napájacieho napätia (iný krížový-rozmer)
Táto dimenzia je štandardizovaná podľa napájacieho napätia a prekrýva sa s dimenziou založenou-na výkone.
5V CMOS
Zahŕňa skoré tradičné CMOS a väčšinu zariadení HCMOS (napr. séria 74HC). Bola to prvá široko štandardizovaná napäťová doména.
Nízkonapäťové{0}}napäťové CMOS
Definícia: Všeobecný pojem pre všetky rodiny logík CMOS s prevádzkovým napätím výrazne nižším ako štandard 5V. Jeho vývoj je primárne poháňaný dynamickou optimalizáciou spotreby energie, pretože dynamická spotreba energie obvodu je úmerná druhej mocnine napájacieho napätia.
Podkategórie: LVCMOS sa ďalej delí podľa napätia a tvorí sériu noriem:
3,3 V (LVCMOS): napr. séria 74LVC
2,5 V, 1,8 V, 1,5 V, 1,2 V atď.: Ako procesné uzly postupujú, prevádzkové napätie naďalej klesá.
Afiliácia a súčasná integrácia
Historická podriadenosť: V histórii technologického rozvoja je HCMOS (napr. 74HC) výkonnostnou podtriedou technológie CMOS.
Krížové{0}}rozmerové prekrytie: HCMOS (zdôrazňujúce rýchlosť) a LVCMOS (zdôrazňujúce napätie) sú koncepty založené na rôznych klasifikačných kritériách. Jeden čip môže patriť do oboch kategórií súčasne.
Napríklad séria 74HC je 5V HCMOS.
Séria 74LVC je 3,3 V LVCMOS, pričom jej rýchlostný výkon vo všeobecnosti prevyšuje sériu 74HC. 74LVC je teda LVCMOS a plne spĺňa charakteristiku „vysokej-rýchlosti“.
Súčasná integrácia a vývoj terminológie:
V dnešných submikrónových a hlboko{0}}submikrónových procesoch CMOS sa nízke napätie stalo nevyhnutným predpokladom na dosiahnutie vysokej rýchlosti a nízkej spotreby energie. Preto sú všetky novo navrhnuté integrované obvody CMOS vo svojej podstate „nízko{2}}napäťové“.
„Vysoká-rýchlosť“ už nie je označenie výlučne pre konkrétny produktový rad, ale univerzálna vlastnosť modernej technológie CMOS. V akademickej a inžinierskej praxi sa výraz „HCMOS“ často používa na všeobecné označenie všetkých vysokovýkonných obvodov CMOS založených na moderných procesoch a veľká väčšina týchto obvodov patrí do kategórie LVCMOS.
V súčasnom kontexte:
CMOS: Ako zastrešujúci termín pre túto technológiu sa vo výstupných signáloch kryštálového oscilátora špecificky vzťahuje na výstup signálu so štvorcovými vlnami s jedným koncom.
HCMOS: V širšom zmysle popisuje atribúty vysokého{0}}výkonu moderných obvodov CMOS.
LVCMOS: Jasne definuje elektrický štandard nízkeho prevádzkového napätia.
Preto pri popise „3,3 V, vysokorýchlostného-signálu CMOS“ je presnejšie akademické vyjadrenie: Tento signál je v súlade s elektrickým štandardom LVCMOS (napr. LVC) a vykazuje vysoko-rýchlostné charakteristiky moderných procesov CMOS. Ako prelomová technológia bolo základné dedičstvo HCMOS-zlepšovanie výkonu prostredníctvom škálovania procesov-zdedené a prekonané všetkými modernými technológiami LVCMOS. Tieto dva koncepty teoreticky patria do rôznych dimenzií a boli plne integrované do praktických aplikácií.