为什么在行业中,NAND门比NOR门更受青睐?


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我在许多地方都读到,与非门相比,与非门在行业中更受欢迎。网上给出的理由说:

与NOR PMOS(串联4号)相比,由于NAND PMOS(尺寸为2并列),NAND的延迟小于Nor。

根据我的理解,延迟将是相同的。我认为这是这样的:

  • 绝对延迟(Dabs)= t(gh + p)
  • g =逻辑努力
  • h =电力
  • p =寄生延迟
  • t =延时单位,它是技术常数

对于NAND和NOR门(gh + p)得出(Cout / 3 + 2)。两者的t也相同。那么延误应该是一样的吧?


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如果要生产具有相同驱动能力的“ NOR”门,则需要使用两倍大的晶体管,那么这对那些晶体管的栅极电容意味着什么,这将对速度产生怎样的影响?
2014年

至少对于HC系列,TI列出了74HC00(NAND)74HC02(NOR)相同的传播延迟
tcrosley 2014年

@placeholder感谢您对我(现在)已删除答案的评论中的澄清。看来,OP指的是IC的内部设计,而不是让逻辑设计人员偏爱使用一种或另一种,这是我错误地指的。
tcrosley

@tcrosley没问题,我可以建议您有能力回答问题吗?
占位符

Answers:


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1. NAND提供更少的延迟。

就像您说的那样,延迟的等式为 但是NAND 的逻辑作用力小于NOR。考虑显示2个输入CMOS NAND和NOR门的图。每个晶体管的数量是尺寸以及电容的度量。 g

Delay=t(gh+p)
g在此处输入图片说明

逻辑努力可以计算为。这使g=Cin/3

  • = Ñ + 2g=4/3对于2个输入NAND,,对于n个输入NAND门,g=n+23
  • = 2 Ñ + 1g=5/3对于2个输入NOR,,对于n个输入NOR门,g=2n+13
  • 请参阅Wiki表格。

p = 2h=1对于驱动相同栅极的门(NAND或NOR),对于NAND和NOR,。因此,与NOR相比,NAND具有较小的延迟。p=2

编辑:我还有两个要点,但是我不确定最后一点。

2. NOR占用更多区域。

加上图中的晶体管尺寸,很明显NOR的尺寸大于NAND的尺寸。随着输入数量的增加,大小上的差异也将增加。

或非门将比与非门占据更多的硅面积。

3. NAND使用类似尺寸的晶体管。

再次考虑该图,“与非”门中的所有晶体管具有相等的尺寸,而“或非”门则没有。这降低了NAND​​门的制造成本。当考虑具有更多输入的门时,NOR门需要2种不同尺寸的晶体管,与NAND门相比,其尺寸差异更大。


您的第三条评论只是第二条评论的重申。
占位符

@不确定我不确定。这样想:假设我的电路可以实现为“仅2输入NAND”或“仅2输入NOR”。设计版图掩模时,如果我的晶体管尺寸相同,会更容易。我可以通过“复制粘贴”(或类似方法)制作蒙版。可以节省时间和精力,从而降低成本。如果错误,请纠正我。
nidhin

对于第一个答案,您说了2个输入门g(NAND)= 4/3和g(NOR)= 5/3。但是h(NAND)= Cout / Cin = Cout / 4,而h(NOR)= Cout / 5。并且P(NAND和NOR)= Cpt / Cinv = 6/3 = 2。因此d(NAND,NOR)= gh + p =(Cout / 3)+2 ..
好奇2014年

哦,我明白了。当我们用另一个h = 1来驱动一个nand并且类似地也不会驱动另一个nor = 1时。那么,nand的延迟为10/3,对于或为11/3。感谢一吨:)
好奇

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粗略地说,与Pmos晶体管相比,Nmos晶体管每通道面积允许的电流增加一倍。您可以考虑一下,就像Nmos具有相等大小的Pmos的一半阻力一样。从这里可以看到,Cmos Nand拓扑结构的方式使其具有更多相等大小的晶体管:
在此处输入图片说明

如果任一输入为低电平,则单个Pmos电阻会将输出驱动为高电平。如果两个输入都为高,则存在2 Nmos电阻(〜= 1 Pmos电阻)。如果所有晶体管的技术节点最小尺寸都相同,则此拓扑结构是理想的,因为无论您驱动输出为高电平还是低电平,接地电阻或Vdd都是相同的。

最后,Pmos晶体管不及Nmos的原因是由于空穴的载流子迁移率较低,而空穴是PMOS的主要载体。Nmos的主要载流子是电子,它具有明显更好的迁移率。

另外,请勿将Nand Flash与Nand Cmos混淆。Nand Flash存储器也更受欢迎,但这是出于不同的原因。


我认为如果您谈论相对负载(栅极面积)和相对跨导以及速度g_m / C,答案将会得到改善。
占位符
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