
【電】 Vlsi
exceed; go beyond; overtake
【計】 hyperactive
【醫】 per-; ultra-
【電】 large-scale integrated circuit
超大型積分電路(Very Large Scale Integrated Circuit,VLSI)是電子工程領域中描述集成電路規模與功能的核心術語,其定義為在單一矽芯片上集成超過十萬個晶體管或其他等效邏輯元件的微型化電路系統。該技術實現了信號處理、數據存儲與運算功能的高度集成,典型應用場景包括中央處理器(CPU)、圖形處理器(GPU)和專用集成電路(ASIC)等現代電子設備核心組件。
從技術實現層面分析,VLSI采用互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝構建多層電路結構,通過光刻技術實現納米級線寬控制(當前先進制程可達3nm節點)。其設計遵循摩爾定律發展規律,每18-24個月晶體管密度翻倍,該規律由Intel聯合創始人Gordon Moore于1965年提出(來源:IEEE固态電路期刊)。現代VLSI設計普遍采用硬件描述語言(HDL)進行邏輯建模,配合電子設計自動化(EDA)工具完成物理實現(來源:美國半導體行業協會技術白皮書)。
在系統級特性方面,超大型積分電路具備三大核心優勢:1)通過降低互連延遲提升運算速度;2)優化功耗效率實現每瓦特性能比提升;3)采用系統級芯片(SoC)架構整合模拟/數字混合信號處理單元(來源:Springer微電子系統工程專著)。當前技術前沿聚焦于三維集成電路(3D-IC)堆疊技術和神經形态計算架構的開發(來源:自然電子學期刊2024年技術展望報告)。
關于“超大型積分電路”的解釋,需結合常規積分電路的基本原理及其可能的擴展應用進行綜合分析:
積分電路是一種輸出電壓與輸入電壓時間積分成比例的電路,核心由電阻(R)和電容(C)構成,常通過運算放大器實現。其數學關系可表示為: $$ vo(t) = -frac{1}{RC} int{0}^{t} v_i(tau) dtau $$ (公式來源:、4)
物理規模擴展
可能指物理尺寸或元件參數極大化的設計,例如:
功能複雜化
在模拟計算機或複雜控制系統中,可能指由多個積分單元級聯或并行構成的大規模電路系統,用于求解高階微分方程或實現多維信號處理。
特殊應用場景
“超大型積分電路”并非标準術語,通常需根據上下文判斷具體指向。其核心仍基于傳統積分原理,但在規模、參數或應用複雜度上進行了擴展。實際設計中需綜合考慮元件選型、系統布局及抗幹擾措施。
如需進一步了解具體電路結構或應用案例,可參考、4、5中的基礎原理及模拟計算機相關描述。
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