【Hacker News搬运】一种用门阵列实现的不同寻常的7400系列芯片

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Title: An unusual 7400-series chip implemented with a gate array

一种用门阵列实现的不同寻常的7400系列芯片

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Url: https://www.righto.com/2024/03/idt-gate-array.html

芯片制造商Integrated Device Technology（IDT）生产的一款军事级芯片采用了非常不寻常的设计。这款芯片是IDT 54FCT139ALB双1-of-4解码器，它包含超过1500个晶体管，这些晶体管被组织成一个有序的矩阵。然而，令人惊讶的是，芯片的大部分区域都被浪费了，因为不到20%的晶体管被用来形成散布在金属线之间的电路。

尽管这种设计在效率上存在问题，但在某些情况下，使用门阵列设计仍然是有意义的。大多数设计成本可以跨多个不同的零件类型共享。每个集成电路加工步骤都需要昂贵的光刻掩模。使用门阵列，所有芯片类型都使用相同的硅和晶体管，只需为两个金属层定制掩模。相比之下，一个完全定制的芯片可能需要八个定制掩模，成本要高得多。门阵列设计的缺点是芯片体积较大，因此单位制造成本更高。因此，当销售芯片数量相对较少时，门阵列设计更为合适，而当大规模生产芯片时，定制设计则更便宜。

IDT专注于高性能和军事市场，而不是商品芯片市场，因此门阵列是一个很好的选择。这种芯片的封装方式非常有趣，因为它安装在一个多芯片模块上。该模块还包含两个Atmel EEPROM。推测解码器芯片解码地址位以选择EEPROM之一。

7400系列集成电路的历史也非常有趣。最早的逻辑集成电路使用电阻器和晶体管内部实现，因此被称为RTL（电阻器晶体管逻辑），但RTL存在显著的性能问题。RTL很快被二极管晶体管逻辑（DTL）和晶体管晶体管逻辑（TTL）所取代。1964年，德州仪器为军事应用创建了一系列TTL集成电路，称为SN5400系列，随后推出了商业级别的SN7400系列。7400系列集成电路便宜、快速且易于使用。该系列从简单的逻辑电路如四个NAND门开始，逐渐发展到更复杂的芯片，如计数器、移位寄存器和算术逻辑单元（ALU）。7400系列在20世纪70年代和80年代变得非常流行，被电子爱好者和高性能迷你计算机广泛使用。这些芯片成为微计算机的 essential 构建块和“胶水”逻辑。

总结来说，这款IDT的芯片虽然设计上存在一定的浪费，但在特定应用中，如军事和高性能市场，门阵列设计提供了一种成本效益和灵活性。

Post by: codezero

Comments:

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francescovv: > transistors in an orderly matrix (...) forming scattered circuits connected by thin metal wires.That's [ULA], isn't it? This tech was also known as "Gate Array", before FPGA came along.[ULA] <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Uncommitted_logic_array" rel="nofollow">https://en.wikipedia.org/wiki/Uncommitted_logic_array</a>

francescovv: &gt；有序矩阵中的晶体管（…）形成由薄金属线连接的分散电路 那个；s[ULA]；不是吗？这种技术也被称为“；“门阵列”；，在FPGA出现之前 [ULA]<a href=“https://；&#x2F；en.wikipedia.org/&#x2F，wiki&#x2F：Uncommitted_logic_array”rel=“nofollow”>https://&#x2F；en.wikipedia.org&#x2F；wiki&#x2F；未提交的逻辑数组</a>

hyperman1: Funny to see this appear online today. I was discussing the real nand2tetris computer built from 74 ICs yesterday with my 8 year old son yesterday:<a href="https://hackaday.io/project/185131-the-hack-computer-from-nand2tetris-on-breadboards" rel="nofollow">https://hackaday.io/project/185131-the-hack-computer-from-na...</a>and now this pops up.I'm thinking of buying a bunch of 74xx ICs and buttons and led+resistors somewhere and let him mess with them. It's stone age digital tech according to current norms, but I'd rather see him do it with physical components than behind a screen.

hyperman1: 今天在网上看到这个很有趣。昨天，我和我8岁的儿子讨论了用74个IC构建的真正的nand2tetris计算机：<a href=“https://；&#x2F；hackaday.io&#x2F！project&#x2F：185131-the-hack-computer-from-nand2tetris-on-breadboard”rel=“nofollow”>https://&#x2F；hackadai.io&#x2F；项目&#x2F；185131来自na的破解计算机…</a>现在这弹出了 I-；我想在某个地方买一堆74xx的IC、按钮和led+电阻器，让他来处理它们。它；s石器时代的数字技术根据当前规范；我宁愿看到他用物理组件而不是在屏幕后面做这件事。

kens: Author here if there are any questions...

kens: 作者在这里，如果有任何问题。。。

formerly_proven: Sort of the opposite of a "we have 7400 series at home" joke.

formerly_proven: 有点与“；我们家里有7400个系列“；笑话