[发明专利]一种用于逻辑阵列的可编程互连网络

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路，尤其涉及一种逻辑阵列的可编程互连网 络。

背景技术

有许多应用需要具有可配置互连网络的集成电路。一个这样的应用 是FPGA(现场可编程门阵列)或现场可编程逻辑单元阵列，其中，逻 辑单元通过可配置的互连网络而相互连接。作为独立芯片或系统中核心 部分起作用的可配置逻辑单元阵列已经广泛应用于大量的微电子学设 备中。

用于现场可编程(FP)逻辑单元(logic cell)阵列的传统互连网络 是平面构造，其中连接单元被配置来将阵列的逻辑单元连接到开关单元 并且在开关单元及其各自相邻的开关单元之间进行连接。这样的平面互 连网络很便于从物理上建立，但是却不易于实现逻辑功能。互连网络会 变得很复杂，以便将一个任意的逻辑单元连接到阵列的另一单元。并且， 对于最坏的情况，平面互连网络可能导致长路由延迟，这与N的平方根 成正比，其中N是逻辑单元阵列中的单元数量。随着阵列变得越大，时 序(timing)将变得越关键并且成问题。另外，平面网络缺乏可扩展性。 随着网络的扩展，每个开关单元应该被扩展以适应变化的互连需求。

逻辑上，树型网络(tree-based network)可以为逻辑单元的互连提 供一种最佳解决方案。这样的一种树型互连网络在图1中被说明。在图1 中，逻辑单元充当该树的叶子。相邻的叶子被连接到第一层开关盒，并 且较低层的相邻开关盒被连接到较高层的开关盒。然而，很难将此类树 型互连网络映射到高度集成的电路，后者通常是正方形形状的。

美国专利6,693,456和6,940,308公开了一种用于集成电路的树型分 层的互连结构，其中，逻辑单元以行列布局并且它们之间以树状结构互 连。分层的互连体系结构在互连网络中带来了高效率和可扩展性。

在这样的树型互连网络中，当尝试把FP逻辑单元阵列中的逻辑单元 连接到外部逻辑时会出现问题。也就是说，由于受限的金属路由径迹 (metal routing track)，只有外围逻辑单元能使用常规方法连接到外 部逻辑。对于一个L*L的FP逻辑单元阵列，其中L是每行或每列的逻辑 单元数量，只有4L-4个逻辑单元可以与外部逻辑相互作用。随着FP阵 列及其互连变得越大，使用效率4L/L²＝4/L急剧降低。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于FP逻辑单元阵列设计的新的互 连网络体系结构。

根据本发明的第一方面，这个目的通过提供一种用于逻辑单元阵列 的可编程互连网络而实现。所述互连网络包括多个以树状结构连接并提 供对其逻辑单元的连接的开关盒，位于树状结构最低层的开关盒被连接 到逻辑单元；所述互连网络还包括外围(peripheral)开关盒，其中至少 一个外围开关盒被连接到外部逻辑。

根据第二方面，本发明提供一种集成电路。所述集成电路包括通过 根据第一方面的可编程互连网络连接的FP逻辑单元阵列和掩模可编程 (MP)逻辑阵列。

本发明的上述及其他目的、特征和优点将通过其参考附图描述的下 述详细说明变得明显，其中，同样的附图标记表示相同的或类似的元件。

附图说明

图1图示了一种树型互连网络；

图2图示了一种根据该本发明实施例的用于FP逻辑单元的互连网络 的树型分层体系结构；

图3图示了一种6层树型互连网络；

图4A图示了所述互连网络的内部HSB的框图；

图4B图示了所述互连网络的外围HSB的框图；

图5是说明图2的LCG将怎样连接到外部逻辑的信号流程图；

图6是说明图2的LCE将怎样连接到外部逻辑的信号流程图；

图7图示了一种根据该本发明的互连网络的树型分层体系结构的逻 辑图；

图8(A)示出了一种由FP逻辑阵列和MP阵列形成的多纳圈(donut) 模式；以及

图8(B)示出了一种由FP逻辑阵列和MP阵列形成的三明治 (sandwich)模式。

具体实施方式