गेट सरणी: Difference between revisions

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[[File:ZX81 ULA.jpg|thumb|सिंक्लेयर जेडएक्स81 यूएलए]]'''गेट सरणी''' (ऐरे) घटकों के साथ एक पूर्वनिर्मित चिप का उपयोग करके एप्लिकेशन-विशिष्ट एकीकृत सर्किट (एएसआईसी) के डिजाइन और निर्माण के लिए एक दृष्टिकोण है जो बाद में तर्क उपकरणों में एक दूसरे से जुड़े हुए हैं। (जैसे नन्द गेट्स, [[फ्लिप-फ्लॉप (इलेक्ट्रॉनिक्स)|फ्लिप-फ्लॉप]], आदि) वरीयता क्रम के अनुसार फैक्ट्री में धातु लेयर्स आपस में जोड़कर आदि। यह 1980 के दशक में अर्धचालक उद्योग में अव्यवस्था के दौरान लोकप्रिय था और 1990 के दशक के अंत तक इसका उपयोग कम हो गया था।


एनालॉग, एनालॉग-डिजिटल और संरचित सरणियों को डिजाइन और निर्माण करने के लिए इसी तरह की तकनीकों को नियोजित किया गया है, लेकिन सामान्यतः, उन्हें गेट एरे नहीं कहा जाता है।
एनालॉग, एनालॉग-डिजिटल और संरचित सरणियों को डिजाइन और निर्माण करने के लिए इसी तरह की तकनीकों को नियोजित किया गया है, लेकिन सामान्यतः, उन्हें गेट एरे नहीं कहा जाता है।
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[[आईबीएम]] ने 1970 के दशक के अंत और 1980 के दशक की शुरुआत में मेनफ्रेम निर्माण में उपयोग किए जाने वाले मालिकाना द्विध्रुवी मास्टर स्लाइस विकसित किए, लेकिन कभी भी उनका व्यावसायिक रूप से व्यवसायीकरण नहीं किया। फेयरचाइल्ड अर्धचालक भी 1960 के दशक के अंत में द्विध्रुवी सरणियों डायोड-ट्रांजिस्टर लॉजिक और ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक के साथ आया, जिसे माइक्रोमोसिक और पॉलीसेल कहा जाता है।
[[आईबीएम]] ने 1970 के दशक के अंत और 1980 के दशक की शुरुआत में मेनफ्रेम निर्माण में उपयोग किए जाने वाले मालिकाना द्विध्रुवी मास्टर स्लाइस विकसित किए, लेकिन कभी भी उनका व्यावसायिक रूप से व्यवसायीकरण नहीं किया। फेयरचाइल्ड अर्धचालक भी 1960 के दशक के अंत में द्विध्रुवी सरणियों डायोड-ट्रांजिस्टर लॉजिक और ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक के साथ आया, जिसे माइक्रोमोसिक और पॉलीसेल कहा जाता है।


सीएमओएस (पूरक धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक) तकनीक ने गेट ऐरे के व्यापक व्यावसायीकरण का द्वार खोल दिया। पहला सीएमओएस गेट ऐरे 1974 में रॉबर्ट लिप <ref name=":0" /> द्वारा इंटरनेशनल माइक्रोक्रिस्किट्स, इंक <ref>{{Cite web|url=http://www.computerhistory.org/siliconengine/people/|title=लोग|website=The Silicon Engine|publisher=Computer History Museum|access-date=2018-01-28}}</ref> के लिए विकसित किया गया था। (आईएमआई) फ्रैंक डेवर्स, जिम टटल और चार्ली एलन, पूर्व-आईबीएम कर्मचारियों द्वारा प्रारम्भ की गई एक सनीवेल फोटो-मास्क शॉप। इस पहली उत्पाद लाइन में 7.5-माइक्रोन सिंगल-लेवल मेटल सीएमओएस तकनीक का उपयोग किया गया था और यह 50 से 400 गेट तक थी। कम प्रसंस्करण शक्ति उपलब्ध होने के कारण उस समय [[कंप्यूटर एडेड डिजाइन]] (सीएडी) तकनीक बहुत ही अल्पविकसित थी, इसलिए इन पहले उत्पादों का डिजाइन केवल आंशिक रूप से स्वचालित था।
सीएमओएस (पूरक धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक) तकनीक ने गेट ऐरे के व्यापक व्यावसायीकरण का द्वार खोल दिया। पहला सीएमओएस गेट ऐरे 1974 में रॉबर्ट लिप द्वारा इंटरनेशनल माइक्रोक्रिस्किट्स, इंक <ref>{{Cite web|url=http://www.computerhistory.org/siliconengine/people/|title=लोग|website=The Silicon Engine|publisher=Computer History Museum|access-date=2018-01-28}}</ref> के लिए विकसित किया गया था। (आईएमआई) फ्रैंक डेवर्स, जिम टटल और चार्ली एलन, पूर्व-आईबीएम कर्मचारियों द्वारा प्रारम्भ की गई एक सनीवेल फोटो-मास्क शॉप। इस पहली उत्पाद लाइन में 7.5-माइक्रोन सिंगल-लेवल मेटल सीएमओएस तकनीक का उपयोग किया गया था और यह 50 से 400 गेट तक थी। कम प्रसंस्करण शक्ति उपलब्ध होने के कारण उस समय [[कंप्यूटर एडेड डिजाइन]] (सीएडी) तकनीक बहुत ही अल्पविकसित थी, इसलिए इन पहले उत्पादों का डिजाइन केवल आंशिक रूप से स्वचालित था।


इस उत्पाद ने कई विशेषताओं का बीड़ा उठाया है जो भविष्य के डिजाइनों में मानक बन गए हैं। सबसे महत्वपूर्ण थे: पूरे चिप में 2-3 पंक्ति जोड़े में एन-चैनल और पी-चैनल ट्रांजिस्टर का सख्त संगठन; और सभी इंटरकनेक्ट को न्यूनतम कस्टम स्पेसिंग के बजाय ग्रिड पर चलाना, जो तब तक मानक था। इस बाद के नवाचार ने 2-परत सीएमओएस सरणियों के विकास के साथ मिलकर पूर्ण स्वचालन का मार्ग प्रशस्त किया। अच्छे सॉफ़्टवेयर टूल की कमी के कारण इन पहले भागों को अनुकूलित करना कुछ थकाऊ और त्रुटि-प्रवण था।<ref name=":0" /> आईएमआई ने मैनुअल अनुकूलन प्रयासों को कम करने के लिए पीसी बोर्ड विकास तकनीकों में टैप किया। उस समय चिप्स को सभी घटकों को हाथ से चित्रित करके और प्रत्येक प्रसंस्करण परत को चित्रित करने के लिए रंगीन पेंसिल का उपयोग करके सटीक ग्रिड वाली माइलर शीट्स पर इंटरकनेक्ट करके डिज़ाइन किया गया था। प्रक्रिया परत के (सामान्यतः) 200x से 400x स्केल प्रतिनिधित्व बनाने के लिए [[रूबीलिथ]] शीट्स को काटा और छील दिया गया। इसके बाद 1x मास्क बनाने के लिए फोटो को छोटा किया गया। रूबी लिथ कटिंग के बजाय डिजिटलीकरण नवीनतम तकनीक के रूप में आ रहा था, लेकिन प्रारम्भ में, इसने केवल रूबी लिथ चरण को हटा दिया; चित्र अभी भी मैनुअल थे और फिर "हाथ" डिजिटाइज़ किए गए थे। इस बीच पीसी बोर्ड इंटरकनेक्ट के लिए कस्टम रूबीलिथ से पीसी टेप में चले गए थे। आईएमआई ने आधार परतों के बड़े पैमाने पर फोटो इज़ाफ़ा बनाया। इन गेटों को आपस में जोड़ने के लिए लॉजिक गेट कनेक्शन और पीसी टेप के डीकैल का उपयोग करके, इन अपेक्षाकृत छोटे सर्किटों के लिए कस्टम सर्किट को हाथ से जल्दी से तैयार किया जा सकता है, और मौजूदा तकनीकों का उपयोग करके फोटो को कम किया जा सकता है।
इस उत्पाद ने कई विशेषताओं का बीड़ा उठाया है जो भविष्य के डिजाइनों में मानक बन गए हैं। सबसे महत्वपूर्ण थे: पूरे चिप में 2-3 पंक्ति जोड़े में एन-चैनल और पी-चैनल ट्रांजिस्टर का सख्त संगठन; और सभी इंटरकनेक्ट को न्यूनतम कस्टम स्पेसिंग के बजाय ग्रिड पर चलाना, जो तब तक मानक था। इस बाद के नवाचार ने 2-परत सीएमओएस सरणियों के विकास के साथ मिलकर पूर्ण स्वचालन का मार्ग प्रशस्त किया। अच्छे सॉफ़्टवेयर टूल की कमी के कारण इन पहले भागों को अनुकूलित करना कुछ थकाऊ और त्रुटि-प्रवण था। आईएमआई ने मैनुअल अनुकूलन प्रयासों को कम करने के लिए पीसी बोर्ड विकास तकनीकों में टैप किया। उस समय चिप्स को सभी घटकों को हाथ से चित्रित करके और प्रत्येक प्रसंस्करण परत को चित्रित करने के लिए रंगीन पेंसिल का उपयोग करके सटीक ग्रिड वाली माइलर शीट्स पर इंटरकनेक्ट करके डिज़ाइन किया गया था। प्रक्रिया परत के (सामान्यतः) 200x से 400x स्केल प्रतिनिधित्व बनाने के लिए [[रूबीलिथ]] शीट्स को काटा और छील दिया गया। इसके बाद 1x मास्क बनाने के लिए फोटो को छोटा किया गया। रूबी लिथ कटिंग के बजाय डिजिटलीकरण नवीनतम तकनीक के रूप में आ रहा था, लेकिन प्रारम्भ में, इसने केवल रूबी लिथ चरण को हटा दिया; चित्र अभी भी मैनुअल थे और फिर "हाथ" डिजिटाइज़ किए गए थे। इस बीच पीसी बोर्ड इंटरकनेक्ट के लिए कस्टम रूबीलिथ से पीसी टेप में चले गए थे। आईएमआई ने आधार परतों के बड़े पैमाने पर फोटो इज़ाफ़ा बनाया। इन गेटों को आपस में जोड़ने के लिए लॉजिक गेट कनेक्शन और पीसी टेप के डीकैल का उपयोग करके, इन अपेक्षाकृत छोटे सर्किटों के लिए कस्टम सर्किट को हाथ से जल्दी से तैयार किया जा सकता है, और मौजूदा तकनीकों का उपयोग करके फोटो को कम किया जा सकता है।


आईएमआई के साथ बाहर होने के बाद, रॉबर्ट लिप ने 1978 में कैलिफोर्निया डिवाइसेस, इंक। (सीडीआई) को दो मूक भागीदारों, बर्नी एरोन्सन और ब्रायन टाइघे के साथ प्रारम्भ किया था। सीडीआई ने तेजी से आईएमआई के लिए एक प्रतिस्पर्धी उत्पाद लाइन विकसित की और उसके तुरंत बाद 1,200 गेट तक घनत्व के साथ 5-माइक्रोन सिलिकॉन गेट सिंगल-लेयर उत्पाद लाइन कुछ वर्षों के बाद सीडीआई  ने "चैनल-रहित" गेट सरणियों का अनुसरण किया, जिसने एक अधिक जटिल सिलिकॉन अंडरलेयर के कारण होने वाली पंक्ति रुकावटों को कम किया, जो सामान्य तर्क कार्यों के लिए आवश्यक स्थानों पर व्यक्तिगत ट्रांजिस्टर कनेक्शन को पूर्व-वायर्ड करता था, प्रथम स्तर के धातु इंटरकनेक्ट को सरल बनाना। इससे चिप के घनत्व में 40% की वृद्धि हुई, जिससे निर्माण लागत में उल्लेखनीय कमी आई थी।<ref name=":1" />
आईएमआई के साथ बाहर होने के बाद, रॉबर्ट लिप ने 1978 में कैलिफोर्निया डिवाइसेस, इंक। (सीडीआई) को दो मूक भागीदारों, बर्नी एरोन्सन और ब्रायन टाइघे के साथ प्रारम्भ किया था। सीडीआई ने तेजी से आईएमआई के लिए एक प्रतिस्पर्धी उत्पाद लाइन विकसित की और उसके तुरंत बाद 1,200 गेट तक घनत्व के साथ 5-माइक्रोन सिलिकॉन गेट सिंगल-लेयर उत्पाद लाइन कुछ वर्षों के बाद सीडीआई  ने "चैनल-रहित" गेट सरणियों का अनुसरण किया, जिसने एक अधिक जटिल सिलिकॉन अंडरलेयर के कारण होने वाली पंक्ति रुकावटों को कम किया, जो सामान्य तर्क कार्यों के लिए आवश्यक स्थानों पर व्यक्तिगत ट्रांजिस्टर कनेक्शन को पूर्व-वायर्ड करता था, प्रथम स्तर के धातु इंटरकनेक्ट को सरल बनाना। इससे चिप के घनत्व में 40% की वृद्धि हुई, जिससे निर्माण लागत में उल्लेखनीय कमी आई थी।  


=== नवीकरण ===
=== नवीकरण ===
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=== अस्वीकार ===
=== अस्वीकार ===
जबकि बाजार में उछाल आया, उद्योग के लिए मुनाफा कम था। अर्धचालक 1980 के दशक के दौरान मंदी की एक श्रृंखला से गुजरे जिसने बूम-बस्ट चक्र बनाया। 1980 और 1981-1982 की सामान्य मंदी के बाद उच्च ब्याज दरों ने पूंजीगत व्यय पर अंकुश लगाया। इस कमी ने अर्धचालक व्यवसाय पर कहर बरपाया जो उस समय पूंजीगत व्यय पर अत्यधिक निर्भर था। निर्माता अपने फैब संयंत्रों को पूर्ण रखने के लिए बेताब हैं और तेजी से आगे बढ़ने वाले उद्योग में निरंतर आधुनिकीकरण को अति-प्रतिस्पर्धी बन गए हैं। बाजार में कई नए प्रवेशकों ने सिलिकॉन निर्माताओं की सीमांत लागत के लिए गेट एरे की कीमतों को नीचे गिरा दिया। एलएसआई लॉजिक और सीडीआई जैसी फैबलेस कंपनियां उत्पादन राजस्व के बजाय डिजाइन सेवाओं और कंप्यूटर समय की बिक्री पर निर्भर थीं।।<ref name=":1" />
जबकि बाजार में उछाल आया, उद्योग के लिए मुनाफा कम था। अर्धचालक 1980 के दशक के दौरान मंदी की एक श्रृंखला से गुजरे जिसने बूम-बस्ट चक्र बनाया। 1980 और 1981-1982 की सामान्य मंदी के बाद उच्च ब्याज दरों ने पूंजीगत व्यय पर अंकुश लगाया। इस कमी ने अर्धचालक व्यवसाय पर कहर बरपाया जो उस समय पूंजीगत व्यय पर अत्यधिक निर्भर था। निर्माता अपने फैब संयंत्रों को पूर्ण रखने के लिए बेताब हैं और तेजी से आगे बढ़ने वाले उद्योग में निरंतर आधुनिकीकरण को अति-प्रतिस्पर्धी बन गए हैं। बाजार में कई नए प्रवेशकों ने सिलिकॉन निर्माताओं की सीमांत लागत के लिए गेट एरे की कीमतों को नीचे गिरा दिया। एलएसआई लॉजिक और सीडीआई जैसी फैबलेस कंपनियां उत्पादन राजस्व के बजाय डिजाइन सेवाओं और कंप्यूटर समय की बिक्री पर निर्भर थीं।।


21 वीं सदी की शुरुआत में, गेट एरे बाजार लागत या प्रदर्शन कारणों से किए गए एफपीजीए रूपांतरणों द्वारा संचालित अपने पूर्व स्वयं का अवशेष था। आईएमआई मिश्रित-सिग्नल सर्किट में गेट एरेज़ से बाहर चला गया और बाद में 2001 में सरू अर्धचालक द्वारा अधिग्रहित किया गया; सीडीआई  ने 1989 में अपने दरवाजे बंद कर दिए; एलएसआई लॉजिक ने मानक उत्पादों के पक्ष में बाजार को त्याग दिया और अंततः ब्रॉडकॉम द्वारा अधिग्रहित कर लिया गया था।<ref>{{Cite web|url=http://www.computerhistory.org/siliconengine/companies/|title=कंपनियों|website=The Silicon Engine|publisher=Computer History Museum|access-date=2018-01-28}}</ref>  
21 वीं सदी की शुरुआत में, गेट एरे बाजार लागत या प्रदर्शन कारणों से किए गए एफपीजीए रूपांतरणों द्वारा संचालित अपने पूर्व स्वयं का अवशेष था। आईएमआई मिश्रित-सिग्नल सर्किट में गेट एरेज़ से बाहर चला गया और बाद में 2001 में सरू अर्धचालक द्वारा अधिग्रहित किया गया; सीडीआई  ने 1989 में अपने दरवाजे बंद कर दिए; एलएसआई लॉजिक ने मानक उत्पादों के पक्ष में बाजार को त्याग दिया और अंततः ब्रॉडकॉम द्वारा अधिग्रहित कर लिया गया था।<ref>{{Cite web|url=http://www.computerhistory.org/siliconengine/companies/|title=कंपनियों|website=The Silicon Engine|publisher=Computer History Museum|access-date=2018-01-28}}</ref>  
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Latest revision as of 15:52, 5 September 2023

File:ZX81 ULA.jpg
सिंक्लेयर जेडएक्स81 यूएलए

गेट सरणी (ऐरे) घटकों के साथ एक पूर्वनिर्मित चिप का उपयोग करके एप्लिकेशन-विशिष्ट एकीकृत सर्किट (एएसआईसी) के डिजाइन और निर्माण के लिए एक दृष्टिकोण है जो बाद में तर्क उपकरणों में एक दूसरे से जुड़े हुए हैं। (जैसे नन्द गेट्स, फ्लिप-फ्लॉप, आदि) वरीयता क्रम के अनुसार फैक्ट्री में धातु लेयर्स आपस में जोड़कर आदि। यह 1980 के दशक में अर्धचालक उद्योग में अव्यवस्था के दौरान लोकप्रिय था और 1990 के दशक के अंत तक इसका उपयोग कम हो गया था।

एनालॉग, एनालॉग-डिजिटल और संरचित सरणियों को डिजाइन और निर्माण करने के लिए इसी तरह की तकनीकों को नियोजित किया गया है, लेकिन सामान्यतः, उन्हें गेट एरे नहीं कहा जाता है।

गेट सरणियों को अनकमिटेड लॉजिक एरे (यूएसई) के रूप में भी जाना जाता है, जो लीनियर सर्किट फ़ंक्शंस,[1] और सेमी-कस्टम चिप्स की प्रस्ताव भी करता है।

इतिहास

विकास

गेट सरणियों में विकास के कई समवर्ती पथ थे। यूके में फेरेंटी ने बाइपोलर यूएलए तकनीक के व्यावसायीकरण का बीड़ा उठाया है,[2] जो 1983 तक "100 से 10,000 गेट और उससे ऊपर" के सर्किट की प्रस्ताव करती है।[3][4] सेमी-कस्टम चिप्स में कंपनी की प्रारंभिक बढ़त, 1972 में रोलेली के एक कैमरे से जुड़े यूएलए इंटीग्रेटेड सर्किट के प्रारंभिक एप्लिकेशन के साथ, "व्यावहारिक रूप से सभी यूरोपीय कैमरा निर्माताओं" तक विस्तारित हुई। प्रौद्योगिकी के उपयोगकर्ताओं के रूप में 1970 के दशक के दौरान इस विशेष बाजार में कंपनी के प्रभुत्व का नेतृत्व किया। हालाँकि, 1982 तक, 30 कंपनियों ने फेरेंटी के साथ प्रतिस्पर्धा करना प्रारम्भ कर दिया था, जिससे कंपनी की बाजार समानता लगभग 30 प्रतिशत तक कम हो गई थी। फेरेंटी के "प्रमुख प्रतियोगी" मारकोनी और प्लेसी जैसी अन्य ब्रिटिश कंपनियां थीं, दोनों के पास एक अन्य ब्रिटिश कंपनी, माइक्रो सर्किट इंजीनियरिंग से प्रौद्योगिकी का लाइसेंस था।[5] समकालीन पहल, यूके5000, ने ब्रिटिश टेलीकॉम और कई अन्य प्रमुख ब्रिटिश प्रौद्योगिकी कंपनियों की भागीदारी के साथ, "5,000 प्रयोग करने योग्य गेट्स" के साथ सीएमओएस गेट व्यूह का निर्माण करने की मांग की थी।[6]

आईबीएम ने 1970 के दशक के अंत और 1980 के दशक की शुरुआत में मेनफ्रेम निर्माण में उपयोग किए जाने वाले मालिकाना द्विध्रुवी मास्टर स्लाइस विकसित किए, लेकिन कभी भी उनका व्यावसायिक रूप से व्यवसायीकरण नहीं किया। फेयरचाइल्ड अर्धचालक भी 1960 के दशक के अंत में द्विध्रुवी सरणियों डायोड-ट्रांजिस्टर लॉजिक और ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक के साथ आया, जिसे माइक्रोमोसिक और पॉलीसेल कहा जाता है।

सीएमओएस (पूरक धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक) तकनीक ने गेट ऐरे के व्यापक व्यावसायीकरण का द्वार खोल दिया। पहला सीएमओएस गेट ऐरे 1974 में रॉबर्ट लिप द्वारा इंटरनेशनल माइक्रोक्रिस्किट्स, इंक [7] के लिए विकसित किया गया था। (आईएमआई) फ्रैंक डेवर्स, जिम टटल और चार्ली एलन, पूर्व-आईबीएम कर्मचारियों द्वारा प्रारम्भ की गई एक सनीवेल फोटो-मास्क शॉप। इस पहली उत्पाद लाइन में 7.5-माइक्रोन सिंगल-लेवल मेटल सीएमओएस तकनीक का उपयोग किया गया था और यह 50 से 400 गेट तक थी। कम प्रसंस्करण शक्ति उपलब्ध होने के कारण उस समय कंप्यूटर एडेड डिजाइन (सीएडी) तकनीक बहुत ही अल्पविकसित थी, इसलिए इन पहले उत्पादों का डिजाइन केवल आंशिक रूप से स्वचालित था।

इस उत्पाद ने कई विशेषताओं का बीड़ा उठाया है जो भविष्य के डिजाइनों में मानक बन गए हैं। सबसे महत्वपूर्ण थे: पूरे चिप में 2-3 पंक्ति जोड़े में एन-चैनल और पी-चैनल ट्रांजिस्टर का सख्त संगठन; और सभी इंटरकनेक्ट को न्यूनतम कस्टम स्पेसिंग के बजाय ग्रिड पर चलाना, जो तब तक मानक था। इस बाद के नवाचार ने 2-परत सीएमओएस सरणियों के विकास के साथ मिलकर पूर्ण स्वचालन का मार्ग प्रशस्त किया। अच्छे सॉफ़्टवेयर टूल की कमी के कारण इन पहले भागों को अनुकूलित करना कुछ थकाऊ और त्रुटि-प्रवण था। आईएमआई ने मैनुअल अनुकूलन प्रयासों को कम करने के लिए पीसी बोर्ड विकास तकनीकों में टैप किया। उस समय चिप्स को सभी घटकों को हाथ से चित्रित करके और प्रत्येक प्रसंस्करण परत को चित्रित करने के लिए रंगीन पेंसिल का उपयोग करके सटीक ग्रिड वाली माइलर शीट्स पर इंटरकनेक्ट करके डिज़ाइन किया गया था। प्रक्रिया परत के (सामान्यतः) 200x से 400x स्केल प्रतिनिधित्व बनाने के लिए रूबीलिथ शीट्स को काटा और छील दिया गया। इसके बाद 1x मास्क बनाने के लिए फोटो को छोटा किया गया। रूबी लिथ कटिंग के बजाय डिजिटलीकरण नवीनतम तकनीक के रूप में आ रहा था, लेकिन प्रारम्भ में, इसने केवल रूबी लिथ चरण को हटा दिया; चित्र अभी भी मैनुअल थे और फिर "हाथ" डिजिटाइज़ किए गए थे। इस बीच पीसी बोर्ड इंटरकनेक्ट के लिए कस्टम रूबीलिथ से पीसी टेप में चले गए थे। आईएमआई ने आधार परतों के बड़े पैमाने पर फोटो इज़ाफ़ा बनाया। इन गेटों को आपस में जोड़ने के लिए लॉजिक गेट कनेक्शन और पीसी टेप के डीकैल का उपयोग करके, इन अपेक्षाकृत छोटे सर्किटों के लिए कस्टम सर्किट को हाथ से जल्दी से तैयार किया जा सकता है, और मौजूदा तकनीकों का उपयोग करके फोटो को कम किया जा सकता है।

आईएमआई के साथ बाहर होने के बाद, रॉबर्ट लिप ने 1978 में कैलिफोर्निया डिवाइसेस, इंक। (सीडीआई) को दो मूक भागीदारों, बर्नी एरोन्सन और ब्रायन टाइघे के साथ प्रारम्भ किया था। सीडीआई ने तेजी से आईएमआई के लिए एक प्रतिस्पर्धी उत्पाद लाइन विकसित की और उसके तुरंत बाद 1,200 गेट तक घनत्व के साथ 5-माइक्रोन सिलिकॉन गेट सिंगल-लेयर उत्पाद लाइन कुछ वर्षों के बाद सीडीआई  ने "चैनल-रहित" गेट सरणियों का अनुसरण किया, जिसने एक अधिक जटिल सिलिकॉन अंडरलेयर के कारण होने वाली पंक्ति रुकावटों को कम किया, जो सामान्य तर्क कार्यों के लिए आवश्यक स्थानों पर व्यक्तिगत ट्रांजिस्टर कनेक्शन को पूर्व-वायर्ड करता था, प्रथम स्तर के धातु इंटरकनेक्ट को सरल बनाना। इससे चिप के घनत्व में 40% की वृद्धि हुई, जिससे निर्माण लागत में उल्लेखनीय कमी आई थी।

नवीकरण

File:Timex Sinclair 1000 Motherboard BL (cropped Ferranti ULA).jpg
टाइमेक्स सिंक्लेयर 1000 मदरबोर्ड पर फेरेंटी यूएलए 2सी210ई

प्रारंभिक गेट सरणियाँ कम प्रदर्शन वाली थीं और अत्याधुनिक एन-एमओएस तकनीक की तुलना में अपेक्षाकृत बड़ी और महंगी थीं, जिनका उपयोग तब कस्टम चिप्स के लिए किया जा रहा था। सीएमओएस प्रौद्योगिकी बहुत कम बिजली अनुप्रयोगों जैसे वॉच चिप्स और बैटरी संचालित पोर्टेबल इंस्ट्रूमेंटेशन द्वारा संचालित की जा रही थी, प्रदर्शन नहीं। वे मौजूदा प्रमुख तर्क प्रौद्योगिकी, ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर तर्क परिवारों के प्रदर्शन के तहत भी अच्छे थे। हालांकि, कई आला अनुप्रयोग थे जहां वे अमूल्य थे, विशेष रूप से कम शक्ति, आकार में कमी, पोर्टेबल और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के साथ-साथ समय-से-बाजार संवेदनशील उत्पादों में। यहां तक ​​कि ये छोटी सरणियाँ ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक गेट्स से भरे बोर्ड को बदल सकती हैं यदि प्रदर्शन मुद्दा नहीं था। एक सामान्य अनुप्रयोग कई छोटे सर्किटों का संयोजन कर रहा था जो बोर्ड पर बड़े एलएसआई सर्किट का समर्थन कर रहे थे, जिसे प्यार से कचरा संग्रह के रूप में जाना जाता था। और विकास और कस्टम टूलिंग की कम लागत ने तकनीक को सबसे मामूली बजट में उपलब्ध कराया। प्रारंभिक गेट सरणियों ने 1970 के दशक में सीबी की सनक में एक बड़ी भूमिका निभाई और साथ ही बाद में अन्य बड़े पैमाने पर उत्पादित उत्पादों जैसे मोडेम और सेल फोन की शुरुआत के लिए एक वाहन था।

1980 के दशक के प्रारंभ तक गेट ऐरे अपने आला अनुप्रयोगों से सामान्य बाजार में जाने लगे थे। प्रौद्योगिकी और बाजारों में कई कारक अभिसरण कर रहे थे। आकार और प्रदर्शन बढ़ रहे थे; स्वचालन परिपक्व हो रहा था; प्रौद्योगिकी गर्म हो गई जब 1981 में आईबीएम ने अपने नए प्रमुख आईबीएम 308X मेनफ्रेम को सीपीयू के साथ गेट सरणियों के साथ पेश किया; वे उपभोक्ता उत्पाद, जेडएक्स81 में उपयोग किए गए थे; और बाजार में नए प्रवेशकों ने दृश्यता और विश्वसनीयता में वृद्धि की है।[8]

1981 में, विल्फ्रेड कोरिगन, बिल ओ'मैरा, रॉब वॉकर और मिशेल मिक बोहन ने एलएसआई कॉर्पोरेशन की स्थापना की।[9] उनका प्रारंभिक इरादा एमिटर युग्मित लॉजिक गेट सरणियों का व्यावसायीकरण करना था, लेकिन पता चला कि बाजार तेजी से सीएमओएस की ओर बढ़ रहा था। इसके बजाय उन्होंने सीडीआई के सिलिकॉन गेट सीएमओएस लाइन को दूसरे स्रोत के रूप में लाइसेंस दिया। इस उत्पाद ने उन्हें बाजार में स्थापित किया, जबकि उन्होंने अपना मालिकाना 5 माइक्रोन 2-लेयर मेटल लाइन विकसित किया। यह बाद वाला उत्पाद लाइन पूर्ण स्वचालन के लिए उत्तरदायी पहला वाणिज्यिक गेट सरणी उत्पाद था। एलएसआई ने मालिकाना विकास उपकरणों का एक सूट विकसित किया है जो उपयोगकर्ताओं को एलएसआई लॉजिक प्रणाली में दूरस्थ लॉगिन द्वारा अपनी स्वयं की चिप को अपनी सुविधा से डिज़ाइन करने की अनुमति देता है।

सिंक्लेयर रिसर्च ने सिंक्लेयर जेडएक्स81 के लिए एक उन्नत सिंक्लेयर जेडएक्स80 डिजाइन को यूएलए चिप में पोर्ट किया, और बाद में जेडएक्स स्पेक्ट्रम में एक यूएलए का उपयोग किया। एक संगत चिप रूस में टी34वीजी1 के रूप में बनाई गई थी।[10] शाहबलूतिक कंप्यूटर ने बीबीसी माइक्रो में कई यूएलए चिप्स का उपयोग किया, और बाद में शाहबलूतिक इलेक्ट्रॉन के लिए एक यूएलए। गृह कम्प्यूटर बूम अवधि के समय से कई अन्य निर्माताओं ने अपनी मशीनों में यूएलए का उपयोग किया। आईबीएम पीसी ने पर्सनल कंप्यूटर बाजार पर कब्जा कर लिया, और बिक्री की मात्रा ने पूर्ण-कस्टम चिप्स को और अधिक किफायती बना दिया। कमोडोर की अमिगा श्रृंखला ने गैरी और गेल कस्टम-चिप्स के लिए गेट ऐरे का उपयोग किया, जैसा कि उनके कोड-नाम सुझा सकते हैं।

लागत को कम करने और गेट ऐरे डिज़ाइन और उत्पादन की पहुंच बढ़ाने के प्रयास में, फेरेंटी ने 1982 में कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन टूल को उनके अनकमिटेड लॉजिक ऐरे (यूएलए) उत्पाद के लिए पेश किया, जिसे यूएलए डिज़ाइनर कहा जाता है। हालांकि अधिग्रहण के लिए पाउंड 46,500 की लागत, इस उपकरण ने डिजाइन के लिए फेरेंटी की सेवाओं को सम्मिलित करने के लिए किए गए पाउंड 15,000 डिजाइन लागत के विपरीत, प्रति डिजाइन पाउंड 5,000 की कम लागत और उच्च मात्रा में पाउंड 1-2 प्रति चिप की निर्माण लागत देने का वादा किया। प्रक्रिया।[11] आरएसएक्स/11एम पर चलने वाले पीडीपी-11/23 मिनीकंप्यूटर पर आधारित, ग्राफिकल डिस्प्ले, कीबोर्ड, डिजिटाइजिंग बोर्ड, कंट्रोल डेस्क और वैकल्पिक प्लॉटर के साथ, 100 से 10,000 तक गेट ऐरे की डिजाइन जरूरतों को पूरा करने के उद्देश्य से किया गया समाधान गेट्स, समाधान प्राप्त करने वाले संगठन द्वारा पूरी तरह से डिजाइन किए जाने के साथ, एक तर्क योजना से प्रारम्भ होकर, गेट सरणी में तर्क के लेआउट के माध्यम से आगे बढ़ना, और तर्क के सत्यापन के लिए परीक्षण विनिर्देश की परिभाषा के साथ समापन करना और स्वचालित परीक्षण शासन की स्थापना। संभावित रूप से टेलीफोन नेटवर्क पर मैनचेस्टर, इंग्लैंड या सनीवेल, कैलिफोर्निया में एक सीएडी केंद्र को डिजाइन के हस्तांतरण के बाद बाहरी विशेषज्ञों द्वारा पूर्ण डिजाइनों का सत्यापन किया गया था। प्रोटोटाइप तैयार करने में अनुमानित 3 से 4 सप्ताह लग गए। मिनीकंप्यूटर स्वयं भी उपयुक्त होने पर प्रयोगशाला या कार्यालय प्रणाली के रूप में चलने के लिए अनुकूल था।[12]

फेरेंटी ने यूएलए डिज़ाइनर के साथ सिलिकॉन डिज़ाइन प्रणाली उत्पाद के साथ वैक्स-11/730 पर आधारित 1 एमबी रैम, 120 एमबी विनचेस्टर डिस्क, और 500 केबी के साथ ग्राफ़िक्स यूनिट द्वारा संचालित उच्च-रिज़ॉल्यूशन डिस्प्ले का उपयोग किया। हाई स्पीड विंडोिंग, पेंटिंग और संपादन क्षमताओं के लिए मेमोरी। बहु-उपयोगकर्ता वातावरण प्रदान करने के लिए पहले से ही वैक्स-11/780 प्रणाली का उपयोग करने वाले संगठनों के लिए सॉफ़्टवेयर स्वयं अलग से उपलब्ध था, लेकिन हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर के स्टैंडअलोन प्रणाली पैकेज का उद्देश्य इस दौरान तेज़ प्रतिक्रिया के साथ अधिक किफायती समाधान प्रदान करना था। डिज़ाइन प्रक्रिया। उत्पाद के उपयोग में सम्मिलित उपकरणों के सूट में लॉजिक एंट्री और टेस्ट शेड्यूल डेफिनिशन (फेरेंटी की अपनी विवरण भाषाओं का उपयोग करके), लॉजिक सिमुलेशन, लेआउट डेफिनिशन और चेकिंग, और प्रोटोटाइप गेट एरेज़ के लिए मास्क जेनरेशन सम्मिलित हैं। प्रणाली ने पूरी तरह से ऑटो-रूटेड डिज़ाइनों का समर्थन करने की मांग की, इस सुविधा के साथ 100 प्रतिशत सफलता ऑटो-लेआउट प्रणाली देने के लिए फेरेंटी के ऑटो-रूटेबल (एआर) सरणियों की वास्तुकला सुविधाओं का उपयोग करते हुए लगभग 25 प्रतिशत सिलिकॉन क्षेत्र में वृद्धि हुई। [13]

अन्य ब्रिटिश कंपनियों ने गेट सरणी डिजाइन और निर्माण के लिए उत्पाद विकसित किए। कुडोस लिमिटेड, कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी से स्पिन-ऑफ, ने वैक्स और माइक्रोवैक्स II प्रणाली के लिए उपलब्ध क्विकचिप नामक चिप डिज़ाइन उत्पाद की प्रस्ताव की और पूर्ण डॉलर 11,000 टर्नकी समाधान के रूप में, स्वचालित लेआउट, रूटिंग सहित मोटे तौर पर फेरेंटी के उत्पादों के समान उपकरणों का सूट प्रदान किया। गेट सरणियों के डिजाइन के लिए नियम जाँच और सिमुलेशन कार्यक्षमता। कुडोस नियोजित इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी,[14] फेरेंटी यूएलए उपकरणों पर डिज़ाइनों को उकेरना जो इन कस्टम चिप्स का भौतिक आधार बनाते हैं। विशिष्ट प्रोटोटाइप उत्पादन लागत पाउंड100 प्रति चिप के रूप में बताई गई थी।[15] क्विकचिप को बाद में एकोर्न कैम्ब्रिज वर्कस्टेशन, बीबीसी माइक्रो के लिए एक निम्न-अंत संस्करण के साथ,[16] और एकोर्न आर्किमिडीज के लिए पोर्ट किया गया था।[17]

विकल्प

फील्ड-प्रोग्रामेबल गेट एरेज़ (एफपीजीए) के विकास के साथ अप्रत्यक्ष प्रतिस्पर्धा उत्पन्न हुई। Xilinx की स्थापना 1984 में हुई थी और इसके पहले उत्पाद प्रारंभिक गेट ऐरे की तरह थे, धीमे और महंगे, केवल कुछ आला बाजारों के लिए उपयुक्त थे। हालांकि, मूर के कानून ने जल्दी से उन्हें एक ताकत बना दिया, और 1990 के दशक की शुरुआत में गेट सरणियों ने बाजार को गंभीर रूप से बाधित कर दिया।

डिजाइनर अभी भी एक पूर्ण-कस्टम डिज़ाइन की कीमत के बिना अपने स्वयं के जटिल चिप्स बनाने के तरीके की कामना करते थे, और अंततः, यह इच्छा न केवल एफपीजीए के आगमन के साथ दी गई, बल्कि जटिल प्रोग्रामेबल लॉजिक डिवाइस (सीपीएलडी), धातु विन्यास सक्षम मानक सेल (एमसीएससी), और संरचित एएसआईसी। जबकि गेट ऐरे को इंटरकनेक्शन जमा करने और खोदने के लिए बैक एंड अर्धचालक वेफर फाउंड्री की आवश्यकता होती है, एफपीजीए और सीपीएलडी में उपयोगकर्ता प्रोग्रामेबल इंटरकनेक्शन होते हैं। आज का दृष्टिकोण एफपीजीए के साथ प्रोटोटाइप बनाना है, क्योंकि जोखिम कम है और कार्यक्षमता को जल्दी से सत्यापित किया जा सकता है। छोटे उपकरणों के लिए, उत्पादन लागत काफी कम होती है। लेकिन बड़े एफपीजीए के लिए, उत्पादन बहुत महंगा है, बिजली की खपत होती है, और कई मामलों में आवश्यक गति तक नहीं पहुंच पाती है। इन मुद्दों को हल करने के लिए, कई एएसआईसी कंपनियां जैसे Bऐसैंड, फैराडे, जिगोप्टिक्स और अन्य एएसआईसी रूपांतरण सेवाओं के लिए एफपीजीए का प्रस्ताव करती हैं।

अस्वीकार

जबकि बाजार में उछाल आया, उद्योग के लिए मुनाफा कम था। अर्धचालक 1980 के दशक के दौरान मंदी की एक श्रृंखला से गुजरे जिसने बूम-बस्ट चक्र बनाया। 1980 और 1981-1982 की सामान्य मंदी के बाद उच्च ब्याज दरों ने पूंजीगत व्यय पर अंकुश लगाया। इस कमी ने अर्धचालक व्यवसाय पर कहर बरपाया जो उस समय पूंजीगत व्यय पर अत्यधिक निर्भर था। निर्माता अपने फैब संयंत्रों को पूर्ण रखने के लिए बेताब हैं और तेजी से आगे बढ़ने वाले उद्योग में निरंतर आधुनिकीकरण को अति-प्रतिस्पर्धी बन गए हैं। बाजार में कई नए प्रवेशकों ने सिलिकॉन निर्माताओं की सीमांत लागत के लिए गेट एरे की कीमतों को नीचे गिरा दिया। एलएसआई लॉजिक और सीडीआई जैसी फैबलेस कंपनियां उत्पादन राजस्व के बजाय डिजाइन सेवाओं और कंप्यूटर समय की बिक्री पर निर्भर थीं।।

21 वीं सदी की शुरुआत में, गेट एरे बाजार लागत या प्रदर्शन कारणों से किए गए एफपीजीए रूपांतरणों द्वारा संचालित अपने पूर्व स्वयं का अवशेष था। आईएमआई मिश्रित-सिग्नल सर्किट में गेट एरेज़ से बाहर चला गया और बाद में 2001 में सरू अर्धचालक द्वारा अधिग्रहित किया गया; सीडीआई ने 1989 में अपने दरवाजे बंद कर दिए; एलएसआई लॉजिक ने मानक उत्पादों के पक्ष में बाजार को त्याग दिया और अंततः ब्रॉडकॉम द्वारा अधिग्रहित कर लिया गया था।[18]

डिजाइन

गेट ऐरे एक प्रीफैब्रिकेटेड सिलिकॉन चिप है जिसमें अधिकांश ट्रांजिस्टर होते हैं जिनमें कोई पूर्व निर्धारित फ़ंक्शन नहीं होता है। इन ट्रांजिस्टर को धातु की परतों से जोड़कर मानक नकारात्मक और द्वार या नॉर गेट लॉजिक गेट बनाए जा सकते हैं। इन लॉजिक गेट्स को फिर उसी या बाद की धातु की परतों पर एक पूर्ण सर्किट में जोड़ा जा सकता है। एक निर्दिष्ट कार्य के साथ सर्किट का निर्माण इस अंतिम परत या धातु के इंटरकनेक्ट्स को निर्माण प्रक्रिया में देर से जोड़कर पूरा किया जाता है, जिससे चिप के कार्य को वांछित रूप से अनुकूलित किया जा सकता है। ये परतें मुद्रित सर्किट बोर्ड की तांबे की परतों के समान होती हैं।

प्रारंभिक गेट सरणियों में द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर सम्मिलित थे, जिन्हें सामान्यतः उच्च प्रदर्शन ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक, एमिटर-युग्मित लॉजिक या वर्तमान-मोड तर्क लॉजिक विन्यास के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया था। सीएमओएस (पूरक धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक) गेट ऐरे बाद में विकसित किए गए और उद्योग पर हावी हो गए।

वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स) में व्यवस्थित अधूरे चिप्स के साथ गेट ऐरे मास्टर स्लाइस सामान्यतः ग्राहक के आदेशों की परवाह किए बिना बड़ी मात्रा में पूर्वनिर्मित और भंडारित होते हैं। व्यक्तिगत ग्राहक विनिर्देशों के अनुसार डिजाइन और निर्माण मानक सेल या पूर्ण कस्टम डिजाइन की तुलना में कम समय में समाप्त किया जा सकता है। गेट एरे दृष्टिकोण गैर आवर्ती इंजीनियरिंग फोटोमास्क लागत को कम करता है क्योंकि कम कस्टम मास्क का उत्पादन करने की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, विनिर्माण परीक्षण टूलिंग लीड समय और लागत कम हो जाती है - समान डाई (एकीकृत सर्किट) आकार पर निर्मित सभी गेट सरणी उत्पादों के लिए समान परीक्षण जुड़नार का उपयोग किया जा सकता है। गेट सरणियाँ अधिक जटिल संरचित एएसआईसी प्लेटफ़ॉर्म की पूर्ववर्ती थीं; गेट सरणियों के विपरीत, संरचित एएसआईसी में पूर्वनिर्धारित या विन्यास योग्य यादें और / या एनालॉग ब्लॉक सम्मिलित होते हैं।

एप्लिकेशन सर्किट गेट ऐरे पर बनाया जाना चाहिए जिसमें पर्याप्त गेट्स, वायरिंग और आई/ओ पिन हों। चूंकि आवश्यकताओं में भिन्नता है, इसलिए गेट ऐरे सामान्यतः परिवारों में आते हैं, बड़े सदस्यों के पास सभी संसाधन अधिक होते हैं, लेकिन तदनुसार अधिक महंगा होता है। जबकि डिज़ाइनर काफी आसानी से गिन सकता है कि कितने गेट और आई/ओ पिन की आवश्यकता है, आवश्यक रूटिंग ट्रैक की संख्या समान तर्क वाले डिज़ाइन के बीच भी काफी भिन्न हो सकती है। (उदाहरण के लिए, क्रॉसबार स्विच को एक ही गेट काउंट के साथ सिस्टोलिक सरणी की तुलना में बहुत अधिक रूटिंग की आवश्यकता होती है।) चूंकि अप्रयुक्त रूटिंग ट्रैक बिना किसी लाभ प्रदान किए भाग की लागत को बढ़ाते हैं (और प्रदर्शन को कम करते हैं), गेट सरणी निर्माता केवल प्रदान करने का प्रयास करते हैं। पर्याप्त पटरियां ताकि गेट और आई/ओ पिन के मामले में फिट होने वाले अधिकांश डिज़ाइनों को रूट किया जा सके। यह अनुमानों द्वारा निर्धारित किया जाता है जैसे कि किराए के नियम से या मौजूदा डिजाइनों के प्रयोगों से प्राप्त होते हैं।

एएसआईसी डिजाइन के अन्य दृष्टिकोणों की तुलना में गेट सरणियों की मुख्य कमियां कुछ हद तक कम घनत्व और प्रदर्शन हैं। हालांकि यह शैली प्रायः कम उत्पादन मात्रा के लिए व्यवहार्य दृष्टिकोण है।

उपयोग

जेडएक्स81, जेडएक्स स्पेक्ट्रम, बीबीसी माइक्रो, एकोर्न इलेक्ट्रॉन, एडवांस 86, और कमोडोर अमिगा सहित 1980 के दशक के मध्य से लेकर मध्य तक घरेलू कंप्यूटरों में गेट सरणियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था।

1980 के दशक में फोर्थ नोविक्स एन4016 और एचपी 3000 सीरीज 37 सीपीयू, दोनों स्टैक मशीन को गेट ऐरे द्वारा कार्यान्वित किया गया था क्योंकि कुछ ग्राफिक टर्मिनल फ़ंक्शन थ