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COMPOSANTS LOGIQUES ET D ’INTERFACE
1 Les drivers de l’évolution
1.1 ASIC roadmap
1.2 FPGAs roadmap
1.3 Les paramètres clés
2 Composants Logiques
2.1 Panorama des Familles
2.2 Préférentielle Alcatel Space
2.3 Autres Familles utilisées
2.4 Le futur : familles cibles
3 Composants Interface
3.1 Panorama des Standard
3.2 Préférentielle Alcatel Space
3.3 Familles utilisées
3.4 Le futur
Plan de la présentation
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COMPOSANTS LOGIQUES ET D ’INTERFACE1.1 ASICs roadmap
Générations technologiques utilisées par Alcatel Space
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
2,6
2,8
1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
Gat
e le
ng
th in
µm
Beta site Atmel 0,35 µm
Beta site Atmel 0,6
5V-5 µw/g.Mhz
5V-10 µw
5V-5µw
5V-2,4 µw
5/3V-1,9/0,6 µw
3V-0,4 µw
2,5V-0,12/0,05 µw
Gate length evolution
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COMPOSANTS LOGIQUES ET D ’INTERFACE
Atmel ATL40KALRT
Xilinx XCV1000
Xilinx XCV300/800
Actel 4SX72S
Actel 4SX32S
Actel 54SX32
20052004200320022001
UTMCUT4090
Beta site Prototypes MV
1.2 FPGA «spatiaux» roadmap
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COMPOSANTS LOGIQUES ET D ’INTERFACE
L’utilisation de FPGA/ASIC en basse tension (3.3V) impose l’interfaçage avec une logique en basse tension
Des nombreuses nouvelles applications imposent de la logique de plus en plus rapide (>150MHz)
La consommation est toujours un critère de choix
Performances en radiation Boîtiers SMD hermétiques (FP) Disponibilité en qualité spatiale Le coût
1.3 Paramètres Clés
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COMPOSANTS LOGIQUES ET D ’INTERFACE2.1 Panorama des Familles
LS ALS ABT F HC AC LVC LCX 10KH 100K ECLinPSSpeed OR Gate tPHL (ns) 9 7 2.7 3 8 5 3.3 3.3 1 0.75 0.33 Flip-Flop Toggle frq (MHz) 33 45 200 125 45 160 200 200 330 400 1000Power Consumption (per gate) Quiescent (mW) 5 1.2 0.005 12.5 0.003 0.003 0.0001 0.0001 25 50 25 Operating (@1MHz, in mW) 5 1.2 1.0 12.5 0.6 0.8 0.6 0.3 25 50 25
Supply Voltage (V) 4.5 - 5.5 4.5 - 5.5 4.5 - 5.5 4.5 - 5.5 2 - 6 2 - 6 1.2 - 3.6 2 - 3.6 -4.5 to -5.5 -4.2 to -4.8 -4.2 to -5.5
Output Drive (mA) 8 8 32/64 20 4 24 24 24 50Ohm load 50Ohm load 50Ohm load
DC Noise Margin (High input) (%) 22 22 22 22 30 30 30 30 28 41 28/41Functional Types 190 210 50 110 103 80 35 27 64 44 48Relative Price per Gate 0.9 1 1.6 1 0.9 1.4 1.8 1.8 2 10 25Space Level JANS JANS QML Q QML Q QML V QML V QML Q QML Q QML V
Maturity SpaceVirtually Obsolete
Decline Grow th Decline Saturation Saturation Grow th Grow thVirtually Obsolete
Decline Grow th
Radiation Performance Good Good Fair Poor Good Good ?Very Poor
Fair Fair-Good ?
TTL/ABT CMOS ECLTypical Commercial Parameter (0°C to 70°C)
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COMPOSANTS LOGIQUES ET D ’INTERFACE
54ACMOS/54ACTMOS National QML JANSR 100Krad. Pas de SEL, SEU data. Seconde Source SGS-Thomson en QML V 100K à étudier.
54HCMOS/54HCTMOS SGS-Thomson SCC9000 Niveau B, 50Krad. Pas de SEL, SEU data. Seconde Source Texas pour quelques applications (883B, faible
tenue en radiation).
CMOS4000B
Quelques types puces chips SGS-Thomson. Pas de SEL, SEU data.
2.2 Préférentielle Alcatel Space
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COMPOSANTS LOGIQUES ET D ’INTERFACE
CMOS4000B (designs récurrents) SGS-Thomson SCC9000 Niveau B, 100KRad Seconde Source Intersil en QML-V R pour quelques types
54ACTS/54HCTS Intersil en QML-V R
54ACTQ National en QML-V R (peu de types)
2.3 Autres Familles Utilisées
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COMPOSANTS LOGIQUES ET D ’INTERFACE
ECL 100K (7 types utilisés dans le spatial) National en QML-V. Pas de SEL, très sensible en SEU, bonne tenue
en dose totale (50K garanties pour quelques type). Pas trop de disponibilité de portes. Mais très rapide
54LCX (3 types: 16244; 245 et 16374) National en QML Q. Besoin de « upscreening » pour certains projets Très faible tenue en radiation (<10KRad, pas de SEL, data SEU) Avantage de accepter tension d’entrée Vin > Vcc. 3.3V et très rapide.
54ABT (2 types utilisés: 374 et 244) National en QML Q. Besoin de « upscreening » pour certains projets Faible tenue en radiation (autour de 30KRad, pas de SEL, data SEU) Très rapide.
2.3 Autres Familles Utilisées (suite)
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COMPOSANTS LOGIQUES ET D ’INTERFACE
Familles cibles: 54LCX: QML-Q; tenue faible en radiation. 10 types disponibles. 54ABT: QML-Q; tenue moyenne en radiation. 20 types
disponibles. 54LVTH; 54LVC: QML-Q, radiations?
Le futur: remplacer les 54AC/HC par une famille 3.3V 200MHz.
Pas de candidat qualifié spatial et bon en radiation.
1.2 Le futur
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COMPOSANTS LOGIQUES ET D ’INTERFACE
3.1 Panorama des Standards
3 COMPOSANTS INTERFACE
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COMPOSANTS LOGIQUES ET D ’INTERFACE
RS422/RS485: Intersil Emetteur HS-26CT31RH et Récepteur HS26CT32RH différentiels.
Rad Hard QML V. Pas de SEL, peu sensible en SEU.
RS422/RS485: National DS16F95: Rad Hard QML V. Pas de SEL, peu sensible en SEU.
RS664/IEEE 1596 LVDS: National DS90C31 & DS90C32
QML V et bonne tenue en radiation (50K)
3.2 Préférentielle Alcatel Space
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COMPOSANTS LOGIQUES ET D ’INTERFACE
RS422/RS485: HS-26C31RH/HS26CT32RH. QML V Rad hard Intersil HS26CLV31/32 en 3.3V. QML V Rad Hard.
RS644/IEEE 1596 LVDS: UTMC UT54LVDS031/32 en 5V et 3.3V. RH QML V. Texas SN65LVDS93/94 en SO56 (COTS). Tests de Qualification
Alactel (A.C; HAST et life test); Dose cumulée >30KRad; pas de SEL; sensible SEU
BUS 1553: DDC BUS-61582 & BUS-61326 (100KRad)
3.3 Familles utilisées
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COMPOSANTS LOGIQUES ET D ’INTERFACE
Liaison Numérique Très Haut débit (LNTHD): étude avec le CNES actuellement en cours.
Liaisons Haut Débit avec ASIC (intégration dans l ’ASIC de l’émetteur ou du récepteur - 1Gb/s visé)
Large Bande: CAN et CNA (intégrant MUX et DEMUX) adaptés
2.2 Le futur