[發(fā)明專利]電阻開關(guān)陣列的路由和編程

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310163973.2
• 申請(qǐng)日: 2013-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN103390425B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·劉易斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿爾特拉公司
• 主分類號(hào): G11C16/10
• 分類號(hào): G11C16/10
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

本發(fā)明公開了涉及在具有可編程電阻開關(guān)陣列的集成電路（IC）上路由和編程電路的多種結(jié)構(gòu)和方法。在一些實(shí)施例中，路由結(jié)構(gòu)使用密集布置的電阻開關(guān)陣列以提供路由進(jìn)和路由出邏輯區(qū)域的高效選擇電路。在其他實(shí)施例中，提供編程電路以幫助保持通過將被編程的電阻開關(guān)陣列的編程電流相對(duì)恒定。在其他實(shí)施例中，提供了用于編程電阻開關(guān)而不違反給定功率約束的方法。這些以及其他實(shí)施例在本文被進(jìn)一步描述。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電阻開關(guān)陣列的路由和編程。

背景技術(shù)

電阻開關(guān)元件，例如使用導(dǎo)電橋的電解元件，被提出作為配置隨機(jī)存儲(chǔ)器(CRAM)和在具有可編程元件的集成電路(IC)中普遍存在的傳輸門晶體管開關(guān)的替代。這種IC的一個(gè)實(shí)例是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)。電阻開關(guān)元件不必要限制為導(dǎo)電橋器件，并且本文使用的術(shù)語“電阻開關(guān)”和“可編程電阻開關(guān)”通常代表可配置為執(zhí)行至少兩種模式中的一種的電阻元件，這兩種模式包括高阻抗模式(其中的電阻元件實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于開關(guān)的OFF(關(guān)閉)狀態(tài))和低阻抗模式(其中的電阻元件實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于是開關(guān)的ON(開啟)狀態(tài))。

在過去的FPGA路由結(jié)構(gòu)中，選擇電路的各級(jí)(例如，多路復(fù)用器或“復(fù)用器”)被用于路由主路由線(例如，跨越邏輯區(qū)，例如邏輯陣列模塊或者“LAB”，的橫向通道線和縱向通道線)和每個(gè)LAB內(nèi)的邏輯元件輸入之間的信號(hào)。例如，在一些結(jié)構(gòu)中，進(jìn)入LAB的復(fù)用器的第一級(jí)(有時(shí)指LAB輸入復(fù)用器或“LIM”)可被編程為從子路由線中選擇信號(hào)，然后，被LIM選擇的子線可以通過編程第二級(jí)復(fù)用器(有時(shí)指邏輯元件輸入復(fù)用器或“LEIM”)被選擇。獨(dú)立的復(fù)用器(有時(shí)是指驅(qū)動(dòng)器輸入復(fù)用器或“DIM”)選擇來自邏輯元件的輸出，并將其提供給路由線驅(qū)動(dòng)器。在一些實(shí)現(xiàn)中，DIM除了從本地LAB輸出中選擇輸入外，也可以從其他路由線中選擇輸入信號(hào)。

用于選擇電路，例如上如描述的LIM，LEIM和DIM，的可編程開關(guān)經(jīng)常與和傳輸門晶體管聯(lián)接的CRAM元件一起實(shí)現(xiàn)，CRAM元件保持“1”或“0”狀態(tài)以控制晶體管的開啟或關(guān)閉。

用于編程選擇電路和用在編程邏輯元件中的CRAM元件通常包括跨越FPGA編程邏輯區(qū)域的可編程陣列。在一個(gè)典型的實(shí)現(xiàn)中，該陣列可一次編程一列。在一個(gè)編程周期中，選擇一列(基于地址寄存器中的地址數(shù)據(jù))，然后將已加載到數(shù)據(jù)寄存器元件中的行編程數(shù)據(jù)移到已選列的CRAM元件中。在編程區(qū)域內(nèi)，CRAM的整列在單個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)被編程，這種編程需要相對(duì)少的功率。通過使用單個(gè)驅(qū)動(dòng)器連同地址寄存器選擇該列。

鑒于CRAM元件和相關(guān)的傳輸門晶體管的管芯成本，現(xiàn)有的布線結(jié)構(gòu)通常只為進(jìn)入LAB邏輯源的LAB附近少量的子路由源提供潛在連接。例如，在一些實(shí)現(xiàn)中，盡管基本上LAB附近的橫向和縱向通道內(nèi)的所有路由線都被連接到LAB中的LIM輸入端，但是LAB的LIM開關(guān)總數(shù)僅提供可能的LIM輸入到輸出連接的大約5％。

在這個(gè)背景下提出了本發(fā)明實(shí)施例。

發(fā)明內(nèi)容

盡管已被實(shí)現(xiàn)的實(shí)例電路包括幾百甚至幾千個(gè)電阻開關(guān)，但是實(shí)際使用可編程電阻開關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)將使用電阻開關(guān)陣列，其元件數(shù)量比迄今為止實(shí)例電路中包含的元件數(shù)量大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這種基于電阻開關(guān)陣列的FPGA以前還沒有被實(shí)現(xiàn)。