[发明专利]集成电路及其制造方法

说明书

本申请是申请日为2005年2月28日、申请号为200580010432.X、名称为“可编程逻辑的可扩展非阻断交换网络”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施例涉及交换网络，并且尤其涉及使用了可编程逻辑电路的交换网络。

背景技术

可编程逻辑电路也称为现场可编程门阵列(FPGA)，是通用的集成逻辑电路，可以由用户编程以执行逻辑功能。电路设计者定义所需的逻辑功能并且电路被编程为按此处理信号。就逻辑密度需求和生产量而言，可编程逻辑电路在成本和时间方面为市场中的较优选择。典型的可编程逻辑电路由逻辑单元组成，其中各个逻辑单元可以编程为根据其输入变量执行逻辑功能。并且，在整个可编程逻辑电路中提供互连资源，所述互连资源可以编程为根据用户指定而将信号从逻辑单元的输出传送到逻辑单元的输入。

随着技术进步，可以实现更大规模更复杂的可编程逻辑电路，电路中逻辑单元的数量和所需的互连资源的数量均增加。与逻辑单元和互连资源不断增加的数量相对应的是需要将电路保持在较小尺寸。一种最小化所需的电路尺寸的方法是最小化互连资源，同时保持一定级别的连接性。因此，随着芯片上实现的功能增加，需要连接大量信号的互连资源可能迅速被耗尽。折衷办法是在将电路保持在较小尺寸的同时提供更低的逻辑单元利用率，或者提供更多的连接资源，但是这样可能大幅度增加电路尺寸。

在可编程逻辑电路领域过去四十年的发展中连接方式越来越复杂。L. M.Spandorfer在1965年描述了使用领域互连和使用Clos网络中的开关通过多个导体进行连接的可能的可编程逻辑电路的实现。R.G.Shoup在1970年他的博士论文中同时描述了使用领域互连和使用总线进行更长距离的互连。

Freeman在1989年的美国专利4,870,302中描述了使用领域互连、短距离(长度1，称为单长度)互连以及例如时钟等信号的全局连接线的FPGA的商业实现。短距离互连与逻辑单元的输入和输出交互，其中各个输入通过开关连接到与逻辑单元相邻的各个短线并且水平和垂直短线通过接头中的开关盒连接。El Gamal等人在美国专利4,758,745中介绍了分段连接，其中逻辑单元的输入和输出与一维中不同长度的连接片段交互。

Peterson等人在美国专利5,260,610中以及Cliff等人在美国专利5,260,611中介绍了与逻辑元件组连接的本地导体组，其中逻辑元件的各个输入通过开关连接到所述组中的各个本地导体。同时在水平方向和垂直方向上引入附加芯片长度导体，其中水平导体可以连接到垂直导体并且水平导体连接到多个本地导体。在美国专利4,870,302、4,758,745、5,260,610以及5,260,611中，逻辑单元的输入导体具有与所述本地导体组的全部连接(例如对于n输入和k本地导体，具有n×k个开关将输入连接到本地导体。还可以使用多路复用器(MUX)方法以减少晶体管数量)。在美国专利4,870,302、4,758,745、5,260,610以及5,260,611中，所有的互连资源被限制为一种或者两种不同的长度(即美国专利4,870,302中的单长度，美国专利5,260,610和5,260,611中的本地和芯片长度)或者限制为一维(即美国专利4,758,745中水平方向上的不同长度，美国专利5,260,610和5,260,611中的垂直方向上的本地长度)。

Camarota等人在美国专利5,144,166中以及Kean在美国专利5,469,003中介绍了在二维中通过超过两种的不同长度的连接方法，但是限制了导体的范围。美国专利5,144,166允许各个线路选择性的通过超过一个的可能的驱动源进行驱动，但是美国专利5,469,003由于各个线路硬连接到MUX输出而受限于单方向。在美国专利5,144,166和5,469,003中提供的连接性非常低，因为每个连接是相邻或者相对本地的，或者逻辑单元自身可以作为互连资源而不是执行逻辑功能。Ting在美国专利5,457,410、6,507,217、6,051,991、6,597,196中描述了多级架构，其中多种长度的导体通过分级的逻辑单元中的开关进行互连。