本文依旧沿用CC BY-NC-SA 4.0 协议TSA 时间固化编号太长作者比较懒就不写了太这是一个失败的推演我继续推演后发现是个死胡同所以这篇帖子我不删留着惊醒有梦的人不要跟我一样傻摘要本文是对前作《源-栅-漏-栅-源横向双栅MOS低压交流多值逻辑芯片探索》的重要澄清与架构升级。前作发布后由于AI润色工具在整理时将本人原设定的“S1、S2同接长电5V”误改为“一正一负”导致大量读者将器件的“第四态X态”误解为会导致电源短路的故障状态并认为该设计最多只能退化为三态逻辑。本文正式澄清 在原始设定中S1 与 S2 物理同电位均接 5V。因此当 G1、G2 同时导通时并不存在短路而是安全的电流并联叠加。基于这一物理事实本文将首次公开该器件的“顶层公共接电层通孔”三维版图构想。该架构不仅实现了真正的四态逻辑1、-1、0、X更从芯片顶层架构层面提出了一种解决超大规模集成电路如亿级运算单元布线拥塞Routing Congestion的创新思路。一、 核心勘误为什么“第四态”不是短路原始设定被豆包误改前的设定• S1 与 S2 均接 5V长电同电位。• G1、G2 为控制栅极。• D 为公共输出端漏极。物理推演• 状态 1左路逻辑G1 导通G2 关断。电流从 S1 经左路流向 D。• 状态 -1右路逻辑G1 关断G2 导通。电流从 S2 经右路流向 D。• 状态 0关断逻辑G1、G2 全关断。D 端无电流悬空需外接下拉电阻钳位。• 状态 X第四态/叠加逻辑G1、G2 同时导通。S1 与 S2 均接 5V两路并联向 D 供电。结论 因为 S1 和 S2 电位相同同时导通不会产生电位差因此不会发生短路。两路电流在 D 端安全叠加电流翻倍。第四态X不仅成立而且是极佳的“电流叠加”状态。二、 架构升级三维立体版图与顶层供电构想在传统的二维电路图思维中S1 和 S2 接同一个 5V意味着它们在物理上必须焊在一起。但这会在芯片底层引发体二极管反向导通和闩锁效应Latch-up。为了解决这一工程矛盾我提出“三维立体版图”构想1. 底层硅片层S1 与 S2 在物理上完全隔离拥有各自独立的阱Well和衬底Body可独立承受 D 端带来的电压波动。2. 中层控制层G1、G2 独立控制两条横向沟道的通断。3. 顶层金属层铺设一层公共接电层Power Grid通过通孔Via分别下探至 S1 与 S2。物理隔离电气连通。 这既规避了体二极管击穿的风险又保证了 S1、S2 处于同电位完美实现了“同电位源极供电”。三、 顶层供电解决“亿级单元布线拥塞”的架构利器如果我们将此器件作为基础单元去搭建拥有上亿颗运算单元的芯片阵列传统芯片布线会面临一个“老大难”问题底层金属层被密集的电源线占满信号线无路可走。顶层公共接电层的架构优势• 释放底层布线资源电源线在顶层“满天飞”不占用底层的信号布线通道。底层的 G1、G2 控制线和 D 端输出线可以极其顺畅地走线大幅缩小芯片面积。• 降低电压降IR Drop顶层金属通常最厚电阻极小。上亿个单元同时工作时顶层供电网能提供极其稳定的电压。• 完美适配现代芯片趋势这一构想与当前半导体行业最前沿的“背面供电Backside Power Delivery”技术在底层逻辑上不谋而合。四、 逻辑本质从“电压域”到“电流路径域”的跃迁传统数字逻辑CPU属于电压域逻辑靠高低电平代表 0 和 1。而本设计属于电流路径逻辑Current Path Logic• D 点的电压永远都是 5V或经负载分压后的值但电流的来源不同。• 后级电路无需测量 D 点的绝对电压只需通过左右两条路径上的电流传感器或电流镜检测“电流是从哪条路来的”即可解码出 1、-1、0、X 四种状态。这不仅实现了多值逻辑的物理输出而且因为其天然具备的差分路径隔离特性在高频、高速、抗噪声场景下具有极高的潜力。五、 待验证的工程难点客观严谨虽然该架构在逻辑和版图上自洽但要走向流片仍需验证1. 栅极电场耦合G1 与 G2 距离过近高频下电场串扰可能影响阈值电压。2. 电流读出电路面积在超大规模阵列中如何低成本、高密度地实现“路径电流读出”。3. 通孔电阻与发热顶层供电的打孔工艺在大电流下的可靠性验证。六、 总结在此对前以前的读者说一声读不起作者不是故意的是我没有审核就发出来让大家产生了那么大疑惑今晚 01:22 在此打开阅读时才发现这个问题马上发帖声明。本构想逻辑上自洽物理上可造架构上极具前瞻性。它不是一个被短路困扰的废案而是一个基于“电流路径逻辑”的高密度计算阵列底层拓扑雏形。它脱离了传统电压域逻辑的局限为电流模式逻辑CML和射频多路复用器提供了一种极简的底层拓扑方案。欢迎业内前辈、同仁在评论区继续探讨多值逻辑硬件的未来。