1.8 Grundlagen der Digitaltechnik
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Informatik V, Kap. 8, WS 98/99<br />
Typ Kennbuchst. Pv / mW td / ns Pv td / pJ<br />
Standard 4........ 0,25 bis0,03 90 bis 100 0,03 pJ / kHz<br />
14...... uW / kHz<br />
High Speed 74 HC...... 0,5 uW / kHz 10 bis 12 0,005 pJ / kHz<br />
74 HCT.....<br />
Advanced 74 AC..... 0,8 uW / kHz 3 0,002 pJ / kHz<br />
74 ACT.....<br />
BICMOS 74 BCT..... 1 3 120<br />
Abb. 8. 61: CMOS-Logikfamilien<br />
Spitzenleistungen bezüglich <strong>der</strong> Schaltgeschwindigkeit erreichen die verschiedenen GaAs-<br />
Technologien (Abb. 8.62). In Submikron-GaAs-Technologien sind Schaltzeiten von weit unter 0,1 ns<br />
möglich. Bei integrierten Systemen spielen dann allerdings weniger die Logik-Gatter als vielmehr die<br />
Verbindungsleitungen zwischen den Gattern die entscheidende Rolle als verzögernde Elemente.<br />
Schaltungstechnik Pv / mW td / ps Pv td / pJ<br />
BFL (1 um) 10 90 0,9<br />
BFL (0,5 um) 10 60 0,6<br />
SDFL (1 um) 2,5 150 0,4<br />
DCFL (10 um) 0,25 60 0,15<br />
DCFL (1 um) 1,5 10 0,015<br />
DCFL (0,5 um) 2,0 8 0,016<br />
HEMT ca. 2 6 0,01<br />
Abb. 8.62: GaAs-Schaltkreistechnik<br />
Damit lassen sich die extrem kurzen Schaltzeiten <strong>der</strong> aktiven Elemente nicht einfach in kurze<br />
Signallaufzeiten und hohe Taktraten im Gesamtsystem umsetzen.<br />
Ein Rechnerhersteller, <strong>der</strong> mit langsameren aktiven Elementen arbeitet, die aber durch<br />
Großintegration auf Si-Basis im Mittel viel kürzere Verbindungsleitungen untereinan<strong>der</strong> aufweisen,<br />
wird etwa gleich schnelle und viel billigere Rechner bauen können als die Konkurrenz mit niedrig<br />
integrierten, aber superschnellen GaAs-Schaltkreisen (die außerdem noch viel teurer sind).<br />
Die Kompatibilität verschiedener Schaltkreis-Familien untereinan<strong>der</strong> ist beschränkt.<br />
Abb. 8.63 zeigt die typischen Werte von Betriebsspannung (Vcc bzw Vdd) sowie die typischen<br />
maximalen Low-Pegel und minimalen High-Pegel, welche die Bausteine produzieren.<br />
Familie TTL F HC, HCT AC ECL CMOS, 4000, 4000B, 74 C<br />
0-Pegel 0,5 0,4 0,1 0,1 -1,7 0,05<br />
1-Pegel 3,5 3,5 4,9 4,4 - 0,9 4,95<br />
Betriebs- 5 5 4,5 - 5,5 (HCT) 2 bis 6<br />
2 - 6 (HC)<br />
39<br />
-(4,5 bis5,2) 3 bis 15<br />
Abb. 8.63: Spannungspegel verschiedener Logik-Familien