单芯片解决方案实现系统电路的优化.ppt

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1、2012-04-11,1,引言,在电子产品的应用领域，发现很多工程师在一个产品的系统电路设计上，由于不太了解更多的芯片，往往在设计电路时用了多个芯片，组合成一个系统电路，造成电路变得很复杂或更复杂，当然有的产品因其功能的不同，实现其产品功能的芯片还没有进行整合优化，本次演讲针对LED的一些应用方案，汇佳电子做了一些单芯片的整合优化，实现了电路的简化，成本降低，使产品的故障率下降。,专业成就卓越,2012-04-11,2,计算机的发展促进集成电路制造工艺的发展,最早的计算机：1945年生产的埃尼阿克，它是采用电子管作为计算机的基本元件，每秒可进行5000次加减运算。它使用了18000只电子管，1

2、0000只电容，7000只电阻，体积3000立方英尺，占地170平方米，重量30吨，耗电140150千瓦，那时还谈不上集成电路的工艺，,第二代(19581964)：晶体管数字计算机 晶体管的发明推动了计算机的发展，逻辑元件采用了晶体管以后，计算机的体积大大缩小，耗电减少，可靠性提高，性能比第一代计算机有很大的提高。,专业成就卓越,2012-04-11,3,第三代(19641971)：集成电路数字计算机 20世纪60年代，计算机的逻辑元件采用小、中规模集成电路(SSI、MSI)，计算机的体积更小型化、耗电量更少、可靠性更高，性能比第十代计算机又有了很大的提高，扩大。,第四代(1971年以后)：大

3、规模集成电路数字计算机 计算机的逻辑元件和主存储器都采用了大规模集成电路(LSI)。所谓大规模集成电路是指在单片硅片上集成10002000个以上晶体管的集成电路，其集成度比中、小规模的集成电路提高了12个以上数量级。,专业成就卓越,2012-04-11,4,经过50多年的发展，计算机从电子管到晶体管，从单核到多核从几十吨重到几千克，甚至几百克重，晶体管从几千个到几千万个的集成，耗电从150千瓦到现在几十瓦甚至几瓦经历了一个高度集成的发展变迁。这个变迁离不开集成电路的发展,计算机的发展归益于电子的发展，电子的发展又归依于集成电路的发展，电子的发展，首先从电子管的出现,到大量的应用，然后出现晶体管

4、，再到晶体管的大规模应用，从晶体管又发展到CMOS电路，由于集成电路的工艺飞速发展，如今一颗芯片内部可以集成上百万颗晶体管或CMOS管,专业成就卓越,2012-04-11,5,专业成就卓越,电子器件的发展,2012-04-11,6,第一颗在硅芯片上的集成电路,专业成就卓越,第一颗在硅芯片上的集成电路,2012-04-11,7,专业成就卓越,第一颗CPU与0.18uM奔腾4CPU,2012-04-11,8,专业成就卓越,摩尔定律与集成电路的线宽,2012-04-11,9,集成电路线宽的发展,光刻特征线宽从10um8um5um3um2um1.5um1um0.5um0.35um0.18um0.13u

5、m0.09um0.065um0.045um0.035um;,硅片尺寸从1959年的1.25mm40 mm 5075mm100mm 150 mm200mm300mm350mm400mm450mm,专业成就卓越,2012-04-11,10,芯片的工艺发展,线宽的不断变小,系统功能的不减少或增加,系统外围部件的集成整合依赖于,专业成就卓越,2012-04-11,11,电阻的集成优化,电阻的集成整合就是把方案的芯片外围电路的电阻在下一次芯片整合时把能够整合到芯片内部的电阻整合到芯片中去，从而使方案的系统外围电路更简单。,整合前,整合后,专业成就卓越,2012-04-11,12,三极管的集成优化,三极管

6、集成优化就是把方案的芯片外围电路的三极管在下一次芯片整合时根据选择的芯片工艺把能够整合到芯片内部的整合整合到芯片中去，从而使方案的系统外围电路更简单。,整合前,整合后,整合前,整合后,专业成就卓越,2012-04-11,13,单颗芯片的集成整合优化,芯片的集成整合就是把方案的主控芯片外围电路的芯片（如逻辑芯片）在下一次芯片整合时根据选择的主控芯片工艺把能够整合到主控芯片内部的外围芯片（如逻辑芯片）整合到主控芯片中去，从而使方案的系统外围电路更简单。,整合前外围电路有LM339,整合后就就只有主控芯片，LM339整合到主控芯片中了,专业成就卓越,2012-04-11,14,多芯片的集成整合优化,

7、多芯片的集成整合就是把方案的某些功能的芯片（如时钟芯片，RS232芯片，逻辑芯片）根据主控芯片的相同工艺，把方案的外围电路的某些功能的芯片在下一次芯片整合时能够整合到主控芯片内部，同时保持原来的功能，从而使方案的系统外围电路更简单，进一步得到优化。,优化前，主控芯片外围有三个芯片，,整合后，原来的三个芯片整合到一个主控芯片中去了,但这两个产品的功能是一样的,专业成就卓越,2012-04-11,15,其他器件的集成优化,左图是把数码管与驱动电路以及控制电路集成优化成LED温度显示模块,该模块把CPU，温度测试电路，显示的LED集成在一起。,专业成就卓越,2012-04-11,16,单芯片外部电阻

8、优化的应用,外部电阻的优化LED电子钟的CPU外围电路的电阻通过软件或新版的芯片给省掉或植入到芯片中,整合后的电子钟主板其特点是只有一个IC与外围少量电阻,整合后的电子钟,专业成就卓越,2012-04-11,17,单芯片外部三极管优化的应用,整合后的主板没有了三极管PCB的LAYOUT也简单了许多,整合后的PCB正面,整合后的PCB背面,整合后的应用产品,专业成就卓越,2012-04-11,18,外部单芯片优化的应用,主板中把74HC339整合到主控芯片中，板面只有一个主控芯片,整合后的应用产品,专业成就卓越,2012-04-11,19,外部多芯片集成优化的应用,整合后，原来的三个芯片整合到一个主控芯片中去了,整合后的产品与原来产品的功能并没有改变，还增加了时间与温度功能,专业成就卓越,