| VLSI | |||||
|
Very Large Scale Integration. VLSI gibt die Packungsdichte von Transistoren bzw. Transistorenfunktionen auf einem IC (Integrated Circuit, Integrierter Schaltkreis) an. Bei VLSI sind es 10.000 bis 1 Million bzw. 100.000 bis 1 Million Transistoren pro Chip, je nach Quelle. Die Packungsdichte von Transistoren auf einem IC bezeichnet man als Integrationsgrad. Integrationsgrad Der Integrationsgrad wird ermittelt aus der Anzahl der Transistoren in einer bestimmten Fläche (Integrationsdichte) und der Fläche des ICs (Grösse des Chips). Bei ULSI (Ultra Large Scale Integration) sind dies 100.000 bis 1.000.000 Transistoren auf einem Chip. Bei Super Large Scale Integration (SLSI) beträgt der Wert 1 Million bis 10 Millionen Transistoren auf einem Chip. Bei Giga(ntic) Scale Integration (GSI) sind es 10 Millionen bis 1 Milliarde Transistoren. Integrationsdichten die grösser sind als VLSI wie ULSI oder SLSI werden im Sprachgebrauch auch heute noch VLSI genannt. VLSI und Logikgatter Für VLSI (Very Large Scale Integration) weichen die Werte, wie auch bei den anderen Integrationsgraden, in der Fachliteratur manchmal ab: von 10.000 bis 100.000 oder von 10.000 bis 1 Million. Man kann auch anstatt Transistoren Logikgatter als Masstab nehmen: für die Realisierung eines Gatters in der CMOS-Technologie oder bei ungepufferten NAND-Gattern mit 2 Eingängen sind i.d.R. 4 Transistoren notwendig. FPGA und LUT Da moderne programmierbare ICs wie Field Programmable Gate Arrays (FPGA) nicht mit Gattern arbeiten, sondern mit z. B. Look-Up-Tables (LUT: in der IC Technik werden 2ⁿ-nach-1-Multiplexer mit n Steuereingängen und 2ⁿ Speicherstellen mit Look-Up-Table bezeichnet: man kann damit die Wahrheitstabelle einer beliebigen Booleschen Funktion speichern, in der FPGA-Technologie werden LUTs verwendet um abhängig für jeden Eingangszustand einen Wert abzuspeichern, den der Ausgang dann haben soll), werden nicht Gatter als Gatteräquivalente Grundlage zur Bestimmung der Integrationsdichte verwendet, sondern Gatteräquivalente. Gatteräquivalente ist die Anzahl der Gatter die benötigt würde, um eine bestimmte Schaltung zu verwirklichen. Wenn die Integrationsdichte mit Logikgattern bestimmt wird, so wird der Integrationsgrad auch als logische Komplexität bezeichnet. Beispiele: Intel 80826, Pentium I, Pentium III, Pentium 4 Der 80286-Prozessor von Intel verfügt über ca. 130.000 Transistoren und liegt damit im Bereich von VLSI. Der Pentium I verfügt über > 3 Millionen Transistoren und ist damit SLSI zuzuordnen, der Pentium III ist ebenfalls SLSI zuzuordnen mit 9,5 Millionen Transistoren. Der Pentium 4 Willamette verfügt über 42 Millionen Transistoren (Giga Scale Integration). |
|||||
| Siehe auch: Ultra-Large-Scale-Integration CPU FLOPS Transistor Integrated-Circuit halbleiter Superskalar Supercomputer Pentium-4 | |||||
| Ultra-Large-Scale-Integration | |||||
|
Ultra Large Scale Integration (ULSI) ist eine Bezeichnung für die Packungsdichte von Transistoren auf einem IC (Integrierter Schaltkreis, Chip). Integrationsgrad Die Packungsdichte von Transistoren auf einem IC bezeichnet man als Integrationsgrad. Dieser wird ermittelt aus der Anzahl der Transistoren in einer bestimmten Fläche (Integrationsdichte) und der Fläche des ICs (Grösse des Chips). Bei ULSI sind dies 100.000 bis 1.000.000 Transistoren auf einem Chip. Bei Super Large Scale Integration (SLSI) beträgt der Wert 1 Million bis 10 Millionen Transistoren auf einem Chip. Bei Giga(ntic) Scale Integration (GSI) sind es 10 Millionen bis 1 Milliarde Transistoren pro Chip. Giga Scale Integration wird auch Horrendous Scale Integration (HSI) genannt. Giga Scale Integration wird in der Fachwelt auch im Bereich der SLSI angesiedelt. Grössere Integrationsdichten als VLSI wie ULSI oder SLSI werden im Sprachgebrauch auch heute noch VLSI genannt. Für VLSI (Very Large Scale Integration) weichen die Werte, wie auch bei den anderen Integrationsgraden, in der Fachliteratur manchmal ab: von 10.000 bis 100.000 oder von 10.000 bis 1 Million. Logikgatter, FPGA und Look-Up-Tables Man kann auch anstatt Transistoren Logikgatter als Masstab nehmen: für die Realisierung eines Gatters in der CMOS-Technologie oder bei ungepufferten NAND-Gattern mit 2 Eingängen sind i.d.R. 4 Transistoren notwendig. Da moderne programmierbare ICs wie Field Programmable Gate Arrays (FPGA) nicht mit Gattern arbeiten, sondern mit z. B. Look-Up-Tables (LUT, Look-Up-Tables sind Datenstrukturen (oft assoziative Arrays) die Laufzeitberechnungen durch einen indizierten Zugriff auf die Datenstruktur ersetzen, in der IC Technik werden 2ⁿ-nach-1-Multiplexer mit n Steuereingängen und 2ⁿ Speicherstellen mit Look-Up-Table bezeichnet: man kann damit die Wahrheitstabelle einer beliebigen Booleschen Funktion speichern, in der FPGA-Technologie werden LUTs verwendet um abhängig für jeden Eingangszustand einen Wert abzuspeichern, den der Ausgang dann haben soll), werden nicht Gatter als Grundlage zur Bestimmung der Integrationsdichte verwendet, sondern Gatteräquivalente. Gatteräquivalente Gatteräquivalente ist die Anzahl der Gatter die benötigt würde, um eine bestimmte Schaltung zu verwirklichen. Wenn die Integrationsdichte mit Logikgattern bestimmt wird, so wird der Integrationsgrad auch als logische Komplexität bezeichnet. Gatterschaltzeiten Die Schaltzeiten der Schaltgatter sinken zunehmend: ein Transistor von 1959: 0,000 001 Sekunden. Halbleiterbauelemente von 1965: 0,000 000 01 Sekunden. Bei VLSI-Technologie von 1978: 10 ^ -10 Sekunden. Heute sind es weniger als 10 ^ -12 Sekunden. Bei CMOS liegen die Gatterschaltzeiten bei < 0,5 Nanosekunden. Die Leiterbahnbreite bei VLSI beträgt 5 μm bis 3 μm, bei ULSI sind es 1,5 μm, bei SLSI sind es 1 - 0,5 μm. Prozessoren und Transistoren Der 80286-Prozessor von Intel verfügt über ca. 130.000 Transistoren und liegt damit im Bereich von VLSI. Der Pentium I verfügt über > 3 Millionen Transistoren und ist damit SLSI zuzuordnen, der Pentium III ist ebenfalls SLSI zuzuordnen mit 9,5 Millionen Transistoren. Der Pentium 4 Willamette verfügt über 42 Millionen Transistoren (Giga Scale Integration), der Itanium II über 220 Millionen Transistoren, der Itanium 2 "Madison" verfügt über 500 Millionen Transistoren, der Itanium Dual Core "Montecito" verfügt bereits über 1,7 Milliarden Transistoren und erreicht 45,8 GFLOPS. Ein 512 MBit TwinFlash NAND Chip von 2002 verfügt über 256 Millionen Transistoren bei 0,17 μm Technologie. IBM hat einen Prozessor für die z196-Mainframe-Architektur im 45 Nanometer-Verfahren entwickelt der mit 5,2 Gigahertz getaktet ist. Der Prozessor verfügt auf einer Fläche von 512 Quadratmillimetern über 1,4 Milliarden Transistoren. |
|||||
| Siehe auch: VLSI CPU Supercomputer Superskalar Core-2-Duo Pentium-4 Integrated-Circuit halbleiter AMD-Opteron | |||||