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介面邏輯和開關元件應用綜述

上網時間: 2003年07月13日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:Logic  邏輯元件  Pericom Semiconductor  Pericom 半導體公司  Interface Logic 

隨著半導體製造技術的發展,晶片中被整合進更多的功能模組,人們甚至希望將介面元件都整合在單一晶片之中。本文認為,儘管ASIC元件日益普及,標準的介面邏輯和開關元件在電平轉換、大功率元件和低功率元件介面等領域仍然擁有廣闊的應用空間。

隨著積體電路設計和製造技術的發展,許多設計工程師都希望將介面邏輯融入ASIC或採用某類可程式閘陣列替代介面邏輯。這種設計願望本身無可厚非,但實際上邏輯元件對於解決許多無法預見的設計問題還是不可或缺。在需要連接兩個具有不同類型I/O和電壓電平的IC,以及需要將雙載子性╱MOSFET電路架構所需的大功率和高驅動同小功率CMOS性能相結合的場合,邏輯元件仍然大有用武之地。

由於每個應用系統都需要某種類型的功率和邏輯介面解決方案,因此介面邏輯仍將獲得進一步發展。介面邏輯仍然致力於消除複雜網路╱通訊系統、PC╱伺服器、帶暫存器的記憶體模組、行動電話,甚至低成本家用電器中ASIC之間的差異。業界仍然致力於尋求工作電壓較低並具較高工作速率的解決方案,因為在目前的日常生活中,應用系統需要處理越來越多的視訊、音訊和數據內容。為了滿足這些需求,需要提升微處理器的速率,而這又轉化為提升通訊匯流排速率和系統記憶體。最後,所有這些資訊都需要整合、存取、共享和顯示。滿足上述需求的IC性能顯示,較小的處理器規格只需較低的核心工作電壓。而滿足上述所有需求的最大負擔則是需要對一些行之有效的傳統系統IC和架構進行向後相容性設計。高性能微處理器、核心╱ASIC和傳統周邊IC的共存就需要邏輯介面解決方案(圖1)。邏輯介面技術有助於設計工程人員克服各種各樣的訊號完整性、訊號分佈和晶片至晶片介面問題。 交換機應用中肯定需要介面轉換電路。">

在訊號再生和噪音消除中的應用

邏輯元件可利用邏輯驅動或緩衝提高訊號的品質,因而為設計工程人員驅動高負載訊號通道提供便利。一些設計需要在不同訊號通道之間切換數據,但又不會因導入訊號抖動而影響重要數據路徑,零延遲匯流排交換技術可以解決這個問題。時脈訊號的分配可在扇出緩衝中經由多工訊號再使用╱多工訊號分離邏輯電路實現。目前許多系統都需要這類邏輯介面IC,而一類全新的訊號再生產品也即將問世。這些產品將對具有匯流排交換零延遲特性的純邏輯驅動器的訊號再生品質進行調配和最佳化。

設想一下,如果一種產品能恢復訊號、根據負載╱反射來抑制下衝╱上衝、在訊號路徑中分離零延遲╱訊號抖動,而完成這一切都只需導入傳統的邏輯解決方案,這多麼誘人啊!邏輯元件和匯流排交換功能的簡單融合而成本只與傳統邏輯元件相當,無疑將進一步延長介面邏輯的生命期。

詳細的應用實例請見:www.pericom.com/applications/AW19.pdf(GigabitLAN控制器交換PI3B16233:3.3V高速NanoSwitch)、www.pericom.com/applications/AW11.pdf(視訊處理╱PI5V330、PI5C3303、PI5C3390、PI74ALVCH16270)、www.pericom.com/applications/AW14.pdf(無線網際網路平台╱PI74ALVCH32245)和www.pericom.com/docs/AN46.pdf(利用傳統終端方法實現PI7AT04主動終端)。

在I/O和訊號電平轉換中的應用

目前,許多系統平台都需要設計工程師解決與I/O和訊號電平轉換相關的晶片到晶片的相容性問題。這些設計都需要在5V IC至3V IC或3V IC至1.8V IC或甚至更低電平之間進行介面(圖2)。

正是這些需求激勵著邏輯元件供應商推出了許多邏輯解決方案。目前的解決方案使得設計工程師能採用可配置和不可配置IC設計方法解決這些電壓變換問題,這兩種方法都有助於解決特定的應用問題。當需要固定電壓變換時,即可採用不可配置解決方案。

可配置邏輯解決方案使設計工程師能在整個電壓電源範圍內,在邏輯元件的每一側設定電壓電平。該特性對於那些需要一定靈活性使各式各樣的IC匯流排適應不同主板配置或需要支援5V或3V介面PCMCIA/CF卡的應用尤為重要。現有的電壓變換產品可提供固定而卓越的電壓變換電路技術。隨著新應用的不斷湧現以及控制訊號複雜度的不斷增加,這迫切需要一類新型電壓變換器。未來的邏輯解決方案將提供可程式功能,在單個IC中支援多種電壓變換電平,,這類新型電壓變換器可望提供極大的設計靈活性。

詳細資訊請見:www.pericom.com/applications/AW1.pdf(10Gigabit(OC-192)路由器和交換機╱PI74AVC164245變換器╱電平轉移電路)、www.pericom.com/applications/AW8.pdf(路由器╱纜線數據機╱其他混合電壓應用╱PI74ALVCT16260、PI74ALVCHT16835)、www.pericom.com/docs/AB8.pdf(以PI5C16861匯流排交換為變換器的混合電壓記憶體模組)、www.pericom.com/docs/AN51.pdf(採用PI74HSTL1212,實現HSTL與LVCMOS以及HSTL與SSTL-2的功率條件)、www.pericom.com/docs/AN49.pdf(電壓變換:交換電壓變換器和PI74AVC164245的區別)和www.pericom.com/docs/AN38.pdf(採用PI3C3245交換的電壓變換)。

在記憶體模組和PCI-X匯流排上的應用

記憶體模組可提供涵蓋平面解決方案到堆疊解決方案在內的多種配置方案。這些解決方案都需要一類具有高驅動和高速率、可支援目前和下一代DDR-I和DDR-II記憶體需求的邏輯元件。隨著記憶體模組供應商不斷提升記憶體產品的密度,暫存器緩衝邏輯解決方案在極高負載電路環境下發送高速數據和時脈訊號的同時,還需要保持訊號的完整性。

除了記憶體模組需求,匯流排交換邏輯也有助於支援低成本PCI-X擴展。匯流排交換有助於設計工程師在應用中擴展記憶體插槽或PCI-X插槽的數目,而成本僅相對於傳統ASIC擴展解決方案的幾分之一。這些邏輯解決方案也是邏輯元件在目前系統環境下實現增值的範例。

未來的產品將持續提供卓越的驅動和速率,而且將以更好的封裝協助記憶體模組生產商推出規格更小的記憶體卡。記憶體模組擴展和PCI-X插槽擴展解決方案還將不斷提供卓越的即插即用功能。然而,該技術還需進一步改進,以滿足下一代QDR和PCI-X高速匯流排的需求。詳細的應用資訊請見:www.pericom.com/applications/AW28.pdf(DDR DIMM模組(DDR-I和DDR-II) /PI74SSTV16857、PI74SSTV16859、PI74SSTV32859暫存器緩衝)、www.pericom.com/applications/AW24.pdf(具有零訊息通道RAID/PI5C3303匯流排交換的主板)、www.pericom.com/applications/AW3.pdf(記憶體模組╱PI74SSTV32852&SSTV16859暫存器緩衝)、www.pericom.com/applications/AW13.pdf(PCMCIA-磁碟╱記憶體模組熱插拔╱PI3B3384匯流排交換)、www.pericom.com/docs/AB32.pdf(適用於PC100/PC133 DIMM交換的3.3V匯流排交換)、www.pericom.com/docs/AB19.pdf (PCI熱插拔應用中的PI5C6800匯流排交換)和www.pericom.com/docs/AN52.pdf(即插即用匯流排交換)。

SOTiny門邏輯解決方案

邏輯領域的另一產品是SOTiny門邏輯解決方案,這類邏輯元件不僅得到ASIC邏輯韌體的擁護,還得到了低成本消費產品解決方案的擁戴,因而將材料成本降至最低。隨著邏輯產品的不斷推廣,這類產品也逐漸滲入到諸多應用領域。SOTiny門邏輯解決方案可為業界提供最小最便捷的邏輯解決方案(圖3)。隨著封裝的不斷發展,新功能的不斷導入也有助於設計工程師解決特定的應用需求。詳細的應用資訊請見:www.pericom.com/applications/AW31.pdf數位錄影機(DVR)╱PI74STX2G04)雙向變換器門限)、www.pericom.com/applications/AW7.pdf(行動電話╱PI74STX1G04 SOTiny門限單向變換器)和www.pericom.com/applications/AW17.pdf(無線VoIP電話╱PI74STX1G125 SOTiny但門限緩衝)。

本文小結

邏輯介面可提供一系列卓越的特性和性能,以幫助設計工程人員克服下一代和現有系統之間的介面問題。隨著需求的上升,介面邏輯不僅能確保訊號完整性,還可能為諸多下一代記憶體和PCI-X插槽擴展提供頗具成本效益的解決方案。邏輯元件仍然具有光明的前景,尤其是當先進的ASIC或FPGA無法提供最具性價比優勢的解決方案時,邏輯解決方案通常被視為一種補充解決方案。以後隨著邏輯技術的不斷創新,設計工程人員還能自豪地說:“邏輯元件永遠不會退出歷史舞台!”

作者:Jeff DeAngelis

介面邏輯和交換產品生產線

市場總監

Pericom半導體公司




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