專利名稱：二級尋址高密度母盤刻錄機的系統(tǒng)級芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應用超大規(guī)模集成電路(VLSI)技術(shù)的新一代超高速、超高密度的光存儲系統(tǒng)，屬于超高密度光存儲技術(shù)和超大規(guī)模集成電路領(lǐng)域。
高密度的光存儲技術(shù)的關(guān)鍵是提高光盤密度，光盤密度提高的決定因素就在高密度母盤的刻錄。只有刻錄出高密度的母盤，通用的高密度的光存儲技術(shù)才會有廣泛的前景。目前的目標是減小波長、增大數(shù)值孔徑。將波長縮短至藍光段(400nm左右)；應用近場光學理論，采用固體浸沒透鏡(SIL透鏡)可將數(shù)值孔徑加大至1.5，運用近場的光學原理使記錄光斑減小到100nm，使光軌間隔減小到200nm，最終實現(xiàn)120mm盤的單面單層容量在30G的高密度光盤。
目前通用的光盤存儲的存儲密度為光斑直徑1.74μm-1.08μm，道間距1.6μm-0.74μm，容量650MB-4.7GB[單層單面]誤差要求小90nm。
對于新一代應用近場光學技術(shù)的高密度光盤存儲系統(tǒng)來說，存儲密度有極大的提高?；镜囊鬄椴ㄩL藍光段405nm，數(shù)值孔徑加大至1.5，光斑直徑為100nm，道間距為200nm。誤差要求小于20nm。在這種超高密度的光存儲技術(shù)中，由于有效信息記錄的光斑極小，光斑和光道間距比一般的光盤存儲系統(tǒng)減小70％以上，這給超高密度的母盤刻錄技術(shù)帶來尋址定位困難。以前的應用于普通的母盤刻錄中的一次定位的技術(shù)，無法達到這樣的精度，因此不在適用。
現(xiàn)有的母盤刻錄系統(tǒng)在集成電路IC單元的基礎(chǔ)上，通過印制電路板完成整機系統(tǒng)的。這種板卡式的電路系統(tǒng)，盡管集成電路IC單元的速度可以很高，功耗可以很小，但由于電路中集成電路IC單元之間的連線延遲，電路板可靠性以及重量等因素的限制，整機系統(tǒng)的性能受到了很大的限制。根本無法滿足超高密度的母盤刻錄中的尋址定位的快響應速度，強抗干擾能力，高自適應靈敏度和可靠運行穩(wěn)定性的要求。
本發(fā)明所述的二級尋址高密度母盤刻錄機的系統(tǒng)級芯片，其特征在于所述系統(tǒng)級芯片包括母盤刻錄機主控制器，系統(tǒng)總線，尋址定位數(shù)字伺服器，誤差信號檢測器和光學系統(tǒng)控制器；所述的誤差信號檢測器包括尋址定位誤差信號檢測器和聚焦定位誤差信號檢測器；所述的光學系統(tǒng)控制器包括近場SIL聚焦控制器和激光器控制器；所述的尋址定位數(shù)字伺服器，誤差信號檢測器和光學系統(tǒng)控制器分別通過所述的系統(tǒng)總線與所述的母盤刻錄機主控制器相連。
所述的母盤刻錄機主控制器包括通過內(nèi)部數(shù)據(jù)通道相互連接的32Bit控制器、總線仲裁器、RAM和串口。
所述的尋址定位數(shù)字伺服器包括去耦寄存器，及與所述去耦寄存器互連的主軸、徑向一級定位數(shù)字伺服器和徑向二級精定位數(shù)字伺服器。
所述的主軸、徑向一級定位數(shù)字伺服器包括16位寄存器和標準的并行16位DA轉(zhuǎn)換器模塊，所述的16位寄存器數(shù)據(jù)輸入端和所述的去耦寄存器的數(shù)據(jù)輸出端的高16位相連，所述的DA轉(zhuǎn)換器模塊的數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入端和16位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端相連，對所述寄存器內(nèi)的16位數(shù)字進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。
所述的徑向二級精定位數(shù)字伺服器包括16位寄存器和標準的并行16位DA轉(zhuǎn)換器模塊，所述的16位寄存器數(shù)據(jù)輸入端和所述去耦寄存器的數(shù)據(jù)輸出端的低16位相連，所述的DA轉(zhuǎn)換器模塊的數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入端和16位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端相連，對寄存器內(nèi)的16位數(shù)字進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。
所述的去耦寄存器為一個標準的具有兩對訪問總線的雙口寄存器；所述的去耦寄存器和系統(tǒng)總線相連，接收由所述32bit控制器的輸出的尋址定位信息；所述的主軸、徑向一級定位數(shù)字伺服器內(nèi)部的16位寄存器的輸入端和去耦寄存器的數(shù)據(jù)輸出端的高16位相連；徑向二級精定位數(shù)字伺服器內(nèi)部的16位寄存器的輸入端和去耦寄存器的數(shù)據(jù)輸出端的低16位相連。
所述的尋址定位誤差信號檢測器包括一個32位可逆計數(shù)器、一個保存所述32位可逆計數(shù)器的輸出結(jié)果的32位寄存器和一個保存所述計32bit控制器輸出的尋址定位位置參數(shù)的32位參考寄存器；所述的32位可逆計數(shù)器的計數(shù)輸入端與外部的輸入RS422標轉(zhuǎn)數(shù)字信號的光柵相連，所述32位參考寄存器和系統(tǒng)總線相連。
所述的聚焦定位誤差信號檢測器包括接收聚焦檢測信號的標準并行16位AD轉(zhuǎn)換器模塊，一個保存所述AD轉(zhuǎn)換器模塊輸出結(jié)果的16位寄存器和一個保存標準初始聚焦位置參數(shù)的16位參考寄存器；所述16位參考寄存器和系統(tǒng)總線相連。
所述的近場SIL聚焦控制器包括16位寄存器和標準16位并行DA轉(zhuǎn)換器模塊，所述16位寄存器和系統(tǒng)總線相連，接收由所述32bit控制器的輸出的聚焦位置參數(shù)，所述的DA轉(zhuǎn)換器模塊的數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入端和16位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端相連，對所述寄存器內(nèi)的16位數(shù)字進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。
所述的激光器控制器包括16位寄存器、4位2進制編碼器、十六選一數(shù)據(jù)選擇器和16位的標準同步計數(shù)器；所述16位寄存器和系統(tǒng)總線相連，接收由所述32bit控制器輸出的激光器刻錄功率參數(shù)；所述16位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端和所述的4位2進制編碼器的輸入端相連，4位2進制編碼器對16位寄存器的數(shù)據(jù)進行編碼輸出；所述4位2進制編碼器的輸出端和十六選一數(shù)據(jù)選擇器地址輸入端相連；所述16位的標準同步計數(shù)器的16個輸出端Q1～Q15與十六選一數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端相連，并通過十六選一數(shù)據(jù)選擇器的輸出脈寬調(diào)制信號給外部激光器。
本發(fā)明的優(yōu)點a.超高密度母盤刻錄時有海量的數(shù)據(jù)處理、存儲和爆發(fā)式的高速數(shù)據(jù)傳輸，所以對系統(tǒng)要求很高。本發(fā)明把整個系統(tǒng)采用CMOS工藝集成在一個芯片上，集成度高，本發(fā)明的功耗很低，只要一個DC-to-DC的穩(wěn)壓芯片即可正常工作。不像一般的高速系統(tǒng)對電源要求高。
b.本發(fā)明所有的運算，通信、閉環(huán)控制的過程均在高集成度的系統(tǒng)級芯片(SOC)內(nèi)完成，沒有一般系統(tǒng)的外部連線，消除不必要的器件等待，抗干擾能力強，誤差小，控制處理的速度很快，適應超高密度母盤刻錄的要求。
c.本發(fā)明具有很好的開放性和擴展性。應用標準的設(shè)計工具VHDL，設(shè)計高密度母盤刻錄機系統(tǒng)級芯片(SOC)的數(shù)字邏輯，模擬部分采用硬IP核設(shè)計，既有很強的靈活性。采用表面貼裝的標準封裝形式，容易擴展后期的應用。
二級尋址高密度母盤刻錄機的系統(tǒng)級芯片(SOC)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如

圖1所示。主要由5個內(nèi)部單元組成母盤刻錄機主控制器1，系統(tǒng)總線7，尋址定位數(shù)字伺服器12，誤差信號檢測器16和光學系統(tǒng)控制器19；誤差信號檢測器16包括尋址定位誤差信號檢測器17和聚焦定位誤差信號檢測器18；所述的光學系統(tǒng)控制器19包括近場SIL聚焦控制器20和激光器控制器21；所述的尋址定位數(shù)字伺服器12，誤差信號檢測器16和光學系統(tǒng)控制器19分別通過所述的系統(tǒng)總線7與所述的母盤刻錄機主控制器1相連。
母盤刻錄機主控制器1是整個SOC芯片的中心，完成控制的軌跡規(guī)劃，算法、參數(shù)調(diào)整，總線仲裁等功能。母盤刻錄機主控制器1包括通過內(nèi)部數(shù)據(jù)通道相互連接32Bit控制器2、總線仲裁器3，RAM4和串行通信口5。
其中，32bit控制器采用微程序控制方式，主要由ROM、下一地址發(fā)生器、實現(xiàn)加減和移位運算的算術(shù)運算單元(ALU)和完成快速的乘法操作的乘法器組成。ROM包含了全部的控制信息。微程序控制方式的工作原理是在一個確定的狀態(tài)輸入激勵下，下一地址發(fā)生器產(chǎn)生一個微碼ROM的地址，選中一個控制字和相應的反饋字?？刂谱州敵鲇糜谶\算模塊的控制，反饋字用于確定下一地址發(fā)生器的下一步動作。
總線仲裁器的結(jié)構(gòu)為MOS電路構(gòu)成的受控傳輸們組成的陣列。
尋址定位數(shù)字伺服器12包括去耦寄存器15，及與所述去耦寄存器15互連的主軸、徑向一級定位數(shù)字伺服器13和徑向二級精定位數(shù)字伺服器14。
主軸、徑向一級定位數(shù)字伺服器13包括16位寄存器和標準的并行16位DA轉(zhuǎn)換器模塊，所述的16位寄存器數(shù)據(jù)輸入端和所述的去耦寄存器15的數(shù)據(jù)輸出端的高16位相連，所述的DA轉(zhuǎn)換器模塊的數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入端和16位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端相連，對所述寄存器內(nèi)的16位數(shù)字進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。
徑向二級精定位數(shù)字伺服器14包括16位寄存器和標準的并行16位DA轉(zhuǎn)換器模塊，所述的16位寄存器數(shù)據(jù)輸入端和所述去耦寄存器15的數(shù)據(jù)輸出端的低16位相連，所述的DA轉(zhuǎn)換器模塊的數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入端和16位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端相連，對寄存器內(nèi)的16位數(shù)字進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。
去耦寄存器15為一個標準的具有兩對訪問總線的雙口寄存器；所述的去耦寄存器15和系統(tǒng)總線相連，接收由所述32bit控制器的輸出的尋址定位信息；所述的主軸、徑向一級定位數(shù)字伺服器13內(nèi)部的16位寄存器的輸入端和去耦寄存器15的數(shù)據(jù)輸出端的高16位相連；徑向二級精定位數(shù)字伺服器14內(nèi)部的16位寄存器的輸入端和去耦寄存器15的數(shù)據(jù)輸出端的低16位相連。
尋址定位誤差信號檢測器17包括一個32位可逆計數(shù)器、一個保存所述32位可逆計數(shù)器的輸出結(jié)果的32位寄存器和一個保存所述計32bit控制器2輸出的尋址定位位置參數(shù)的32位參考寄存器；所述的32位可逆計數(shù)器的計數(shù)輸入端與外部的輸入RS422標轉(zhuǎn)數(shù)字信號的光柵相連，所述32位參考寄存器和系統(tǒng)總線相連。
聚焦定位誤差信號檢測器18包括接收聚焦檢測信號的標準并行16位AD轉(zhuǎn)換器模塊，一個保存所述AD轉(zhuǎn)換器模塊輸出結(jié)果的16位寄存器和一個保存標準初始聚焦位置參數(shù)的16位參考寄存器；所述16位參考寄存器和系統(tǒng)總線相連。
近場SIL聚焦控制器20包括16位寄存器和標準16位并行DA轉(zhuǎn)換器模塊，所述16位寄存器和系統(tǒng)總線相連，接收由所述32bit控制器32的輸出的聚焦位置參數(shù)，所述的DA轉(zhuǎn)換器模塊的數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入端和16位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端相連，對所述寄存器內(nèi)的16位數(shù)字進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。
激光器控制器21包括16位寄存器、4位2進制編碼器、十六選一數(shù)據(jù)選擇器和16位的標準同步計數(shù)器；所述16位寄存器和系統(tǒng)總線相連，接收由所述32bit控制器2輸出的激光器刻錄功率參數(shù)；所述16位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端和所述的4位2進制編碼器的輸入端相連，4位2進制編碼器對16位寄存器的數(shù)據(jù)進行編碼輸出；所述4位2進制編碼器的輸出端和十六選一數(shù)據(jù)選擇器地址輸入端相連；所述16位的標準同步計數(shù)器的16個輸出端Q1～Q15與十六選一數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端相連，并通過十六選一數(shù)據(jù)選擇器的輸出脈寬調(diào)制信號給外部激光器。
本發(fā)明的工作過程如下
本母盤刻錄機系統(tǒng)級芯片(SOC)是高集成度、功能強大的VLSI器件，應用在超高密度，超高速母盤刻錄機中。二級尋址高密度母盤刻錄機的整體工作流程示意圖如圖2所示，二級尋址高密度母盤刻錄機采用近場光學系統(tǒng)做光盤刻錄光源。玻璃母盤鎖緊在氣浮主軸上，實現(xiàn)圓周運動；光學系統(tǒng)安裝在近場光存儲執(zhí)行機構(gòu)上，可實現(xiàn)沿徑向的高精度的兩級定位和光學系統(tǒng)的自動氣浮調(diào)焦，完成近場高密度母盤的信息刻錄。
在運行初始階段，系統(tǒng)級芯片上電，母盤刻錄機系統(tǒng)級芯片通過串行通信口5，與外部通信，獲取本次母盤刻錄的初始基本信息參數(shù)，如玻璃母盤上覆蓋的刻錄的材料，總數(shù)據(jù)量，工作環(huán)境等信息參數(shù)，以供母盤刻錄機系統(tǒng)級芯片(SOC)，設(shè)定初始的響應算法和激光器功率等工作數(shù)據(jù)。
此后，系統(tǒng)級芯片(SOC)內(nèi)的32Bit控制器2選擇合適的算法，在RAM中進行運算，按照由阿基米德螺線推導的運動方程進行計算?？刂浦幸钥刂频膹碗s性為代價，來實現(xiàn)恒定超高的數(shù)據(jù)存儲密度，采用恒定線速度(CLV)即刻錄過程中每點的線速度恒定，刻錄機光束相對盤片CLV運行的軌跡是阿基米德螺線，玻璃母盤的圓周運動和近場光存儲執(zhí)行機構(gòu)的徑向的高精度進給共同構(gòu)成極為精確的理想阿基米德螺線。其數(shù)學表達式為R＝α*θ (1)運動軌跡是由軸向運動和徑向運動合成，推導得軸向角速度運動函數(shù)ω=VLα*θ2+1----(2)]]>徑向直線進給運動函數(shù)Vr＝α*ω (3)其中R為螺線當前弧半徑，α為螺線常數(shù)，θ為當前轉(zhuǎn)角，ω為角速度，VL為恒定線速度，Vr為徑向直線進給運動速度，根據(jù)上述方程計算出控制參數(shù)后，32Bit控制器2申請總線使用權(quán)，總線仲裁器3將總線使用權(quán)交給32Bit控制器，控制參數(shù)和指令經(jīng)總線送到去耦寄存器15。此時主軸、徑向一級定位數(shù)字伺服器12通過相連的數(shù)據(jù)總線讀取去耦寄存器15的高16位尋址信息，經(jīng)過DA變換后，輸出軸向和徑向的控制信號。主軸、徑向一級定位數(shù)字伺服器13是通過外部功率放大器與外部的主軸和徑向電機相連，將主軸、徑向一級定位數(shù)字伺服器13的控制信號放大成功率信號來控制外部的主軸和徑向電機，控制驅(qū)動軸、徑向電機動作，配合形成第一級尋址的阿基米德螺線。
徑向二級精定位數(shù)字伺服器14通過相連的數(shù)據(jù)總線讀取去耦寄存器15的低16位數(shù)據(jù)，經(jīng)過DA變換后，輸出控制信號。徑向二級精定位數(shù)字伺服器14是通過外部功率放大器與外部的徑向壓電陶瓷PZT相連，將徑向二級精定位數(shù)字伺服器14的控制信號放大成功率信號，來控制外部的徑向壓電陶瓷PZT?？刂菩盘柦?jīng)過外部功率放大后，控制外部壓電陶瓷PZT完成第二級阿基米德螺線的高精度運動定位，完成刻錄軌跡。由于主軸、徑向一級定位數(shù)字伺服器13和徑向二級精定位數(shù)字伺服器14的定位精度和范圍不同，去耦寄存器的作用是消除二者之間的干擾，去除兩級尋址定位伺服器之間的耦合。以完成更精確的定位，完成阿基米德螺線刻錄軌跡。
刻錄過程中，外部執(zhí)行機構(gòu)上的定位光柵不斷檢測軸向、徑向電機轉(zhuǎn)角信息，經(jīng)過倍頻，判向、計數(shù)后送給誤差信號檢測器16中的尋址定位誤差信號檢測器17。尋址定位誤差信號檢測器17和外部執(zhí)行機構(gòu)上的光柵檢測器相連，接收并處理光柵的檢測信號，以確定外部光學頭所在實際位置。在尋址定位誤差信號檢測器17的內(nèi)部，32位可逆計數(shù)器的對輸入的光柵檢測的RS422標準數(shù)字信號進行計數(shù)，以確定外部光學頭所在實際位置，并將結(jié)果存放到與32位可逆計數(shù)器相連的32位寄存器中。同時尋址定位誤差信號檢測器中的32位參考寄存器和系統(tǒng)總線相連，接收由32bit控制器的輸出的聚焦距離。以上兩個寄存器內(nèi)的數(shù)值進行比較，得出誤差信號。并存放在32位參考寄存器內(nèi)，通過總線將誤差信號送到總線仲裁器3，總線仲裁器接通32Bit控制器，32Bit控制器收到尋址定位誤差信號。32Bit控制器根據(jù)誤差信號，運算補償量，將補償量加入下次尋址定位運算結(jié)果中，再通過系統(tǒng)總線7把下一時刻的尋址定位的參數(shù)和命令送給去耦寄存器15，進行下一時刻的尋址定位。
激光器控制器21通過外部PWM放大器與外部激光器相連，外部PWM放大器將激光器控制器21的PWM信號放大來控制激光器的刻錄工作。在尋址定位的同時，32Bit控制器2根據(jù)刻錄開始時計算的激光器刻蝕參數(shù)，通過總線仲裁器3和系統(tǒng)總線7輸出控制信號給激光功率控制器21。激光器控制器21中的16位寄存器接收到32Bit控制器2輸出的控制信號，通過十六選一數(shù)據(jù)選擇器，選擇16位的標準同步計數(shù)器的輸出端Q0～Q15的16種脈寬調(diào)制信號(PWM)中的一種輸出作為激光器控制器的輸出頻率?？啼洐C系統(tǒng)要求激光器控制器輸出16種PWM頻率的一種，只需32bit控制器將16位寄存器內(nèi)的相應位置置1，其余位全置0。由16位寄存器存儲的數(shù)據(jù)值選擇16位的標準同步計數(shù)器的16個輸出端Q0～Q15中的一個作為輸出的PWM信號。系統(tǒng)的全局時鐘CP＝40MHZ，Q0～Q15的輸出分別為12CP=20MHZ,]]>14CP=10MHZ,]]>…，116CP=2.5MHZ.]]>這樣激光器控制器可以輸出40M～2.5M的PWM信號，可以控制激光器的每光斑刻寫時間為400ns～25ns。保證在母盤上可出大小合適的記錄光斑。
聚焦定位誤差信號檢測器18與外部檢測飛行高度的電容檢測器相連?？啼涍^程中，外部電容高度檢測器不斷檢測光學頭的飛行高度，并將飛行高度信號送給聚焦定位誤差信號檢測器18。由于使用了近場光存儲技術(shù)，光學頭由物鏡和固體浸沒透鏡(SIL)構(gòu)成，近場SIL的要求光學頭求和玻璃母盤盤片的距離保持在50nm左右，本發(fā)明采用了氣浮與壓電陶瓷PZT共同作用的調(diào)焦技術(shù)，玻璃母盤旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流在光學頭下產(chǎn)生的浮力使光學頭與玻璃母盤盤片的距離基本保持在50nm。由于玻璃母盤盤片表面的微小起伏，而且CLV控制方式中玻璃母盤盤片圓周轉(zhuǎn)動要不斷的變速，會引起的氣流氣浮力變化。這種氣浮力的變化會使光學頭與玻璃母盤盤片的距離有微小的改變。
聚焦定位誤差信號檢測器18將通過內(nèi)部的標準并行16位AD轉(zhuǎn)換器模塊，將外部電容高度檢測器檢測的光學頭的飛行高度模擬信號轉(zhuǎn)換成16位數(shù)字量，并與16位參考寄存器保存的初始聚焦位置值進行比較，計算出當前的光學頭聚焦誤差，并把計算出的此光學頭聚焦誤差通過系統(tǒng)總線7和總線仲裁器3，送給32Bit控制器2。32Bit控制器根據(jù)當前運行位置和速度，運算得出當前需要的補償量。將需要的補償量，通過系統(tǒng)總線7和總線仲裁器3，將補償控制信號和參數(shù)送給近場SIL聚焦控制器20。
近場SIL聚焦控制器20用內(nèi)部的16位寄存器接受聚焦位置參數(shù)，DA轉(zhuǎn)換器將16位寄存器內(nèi)的聚焦位置參數(shù)轉(zhuǎn)換成模擬信號后，輸出光學頭聚焦補償信號。聚焦補償信號經(jīng)過外部功率放大后，控制外部光學頭上的筒狀壓電陶瓷PZT，使簡狀壓電陶瓷PZT發(fā)生在垂直方向的伸展使光學頭重新聚焦。
在刻錄工作中，上述過程不斷循環(huán)，32Bit控制器2隨時根據(jù)誤差信號檢測器16處理后送來的外部反饋信號，不斷在RAM中運算，實時的調(diào)整尋址定位數(shù)字伺服器12和光學系統(tǒng)控制器19的輸出，保證合成高精度的阿基米德刻錄軌跡，輸出合適的激光器功率，同時保持準確的調(diào)焦。在高精度的阿基米德刻錄軌跡上刻寫100nm大小準確的記錄光斑，制造出超高密度的光存儲母盤。
本發(fā)明采用當前流行電子系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，所述的所有器件都是VSLI的基本設(shè)計單元。在本發(fā)明中除了DA數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和AD模數(shù)轉(zhuǎn)換單元之外，所述的如寄存器，計數(shù)器，RAM等基本設(shè)計VSLI單元都是數(shù)字邏輯單元。對于數(shù)字邏輯單元部分，采用VHDL硬件描述語言來描述這些數(shù)字邏輯單元。采用Sysnopsys軟件進行編譯，仿真和邏輯驗證，提取表示連接關(guān)系的網(wǎng)表。用Cadence軟件完成版圖的后端布局和布線并進行電路檢驗。用T-Spice軟件進行電路仿真。
對于本發(fā)明中的標準的并行DA數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和AD模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，可使用硬IP核設(shè)計方式，如采用美國LEDA公司DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器和AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器硬IP核。
將上述設(shè)計結(jié)果送到芯片代工工廠，如上海的NEC華虹或者臺灣的臺機電和聯(lián)電等處，按照流程加工即可完成本發(fā)明芯片的制造。本發(fā)明的制造工藝采用0.35μm的CMOS工藝完成。
權(quán)利要求
1.二級尋址高密度母盤刻錄機的系統(tǒng)級芯片，其特征在于所述系統(tǒng)級芯片包括母盤刻錄機主控制器(1)，系統(tǒng)總線(7)，尋址定位數(shù)字伺服器(12)，誤差信號檢測器(16)和光學系統(tǒng)控制器(19)；所述的誤差信號檢測器(16)包括尋址定位誤差信號檢測器(17)和聚焦定位誤差信號檢測器(18)；所述的光學系統(tǒng)控制器(19)包括近場SIL聚焦控制器(20)和激光器控制器(21)；所述的尋址定位數(shù)字伺服器(12)，誤差信號檢測器(16)和光學系統(tǒng)控制器(19)分別通過所述的系統(tǒng)總線(7)與所述的母盤刻錄機主控制器(1)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)級芯片，其特征在于所述的母盤刻錄機主控制器(1)包括通過內(nèi)部數(shù)據(jù)通道相互連接的32Bit控制器(2)、總線仲裁器(3)、RAM(4)和串口(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)級芯片，其特征在于所述的尋址定位數(shù)字伺服器(12)包括去耦寄存器(15)，及與所述去耦寄存器(15)互連的主軸、徑向一級定位數(shù)字伺服器(13)和徑向二級精定位數(shù)字伺服器(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)級芯片，其特征在于所述的主軸、徑向一級定位數(shù)字伺服器(13)包括16位寄存器和標準的并行16位DA轉(zhuǎn)換器模塊，所述的16位寄存器數(shù)據(jù)輸入端和所述的去耦寄存器(15)的數(shù)據(jù)輸出端的高16位相連，所述的DA轉(zhuǎn)換器模塊的數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入端和16位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端相連，對所述寄存器內(nèi)的16位數(shù)字進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)級芯片，其特征在于所述的徑向二級精定位數(shù)字伺服器(14)包括16位寄存器和標準的并行16位DA轉(zhuǎn)換器模塊，所述的16位寄存器數(shù)據(jù)輸入端和所述去耦寄存器(15)的數(shù)據(jù)輸出端的低16位相連，所述的DA轉(zhuǎn)換器模塊的數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入端和16位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端相連，對寄存器內(nèi)的16位數(shù)字進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)級芯片，其特征在于所述的去耦寄存器(15)為一個標準的具有兩對訪問總線的雙口寄存器；所述的去耦寄存器(15)和系統(tǒng)總線相連，接收由所述32bit控制器的輸出的尋址定位信息；所述的主軸、徑向一級定位數(shù)字伺服器(13)內(nèi)部的16位寄存器的輸入端和去耦寄存器(15)的數(shù)據(jù)輸出端的高16位相連；徑向二級精定位數(shù)字伺服器(14)內(nèi)部的16位寄存器的輸入端和去耦寄存器(15)的數(shù)據(jù)輸出端的低16位相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)級芯片，其特征在于所述的尋址定位誤差信號檢測器(17)包括一個32位可逆計數(shù)器、一個保存所述32位可逆計數(shù)器的輸出結(jié)果的32位寄存器和一個保存所述計32bit控制器(2)輸出的尋址定位位置參數(shù)的32位參考寄存器；所述的32位可逆計數(shù)器的計數(shù)輸入端與外部的輸入RS422標轉(zhuǎn)數(shù)字信號的光柵相連，所述32位參考寄存器和系統(tǒng)總線相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)級芯片，其特征在于所述的聚焦定位誤差信號檢測器(18)包括接收聚焦檢測信號的標準并行16位AD轉(zhuǎn)換器模塊，一個保存所述AD轉(zhuǎn)換器模塊輸出結(jié)果的16位寄存器和一個保存標準初始聚焦位置參數(shù)的16位參考寄存器；所述16位參考寄存器和系統(tǒng)總線相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)級芯片，其特征在于所述的近場SIL聚焦控制器(20)包括16位寄存器和標準16位并行DA轉(zhuǎn)換器模塊，所述16位寄存器和系統(tǒng)總線相連，接收由所述32bit控制器(32)的輸出的聚焦位置參數(shù)，所述的DA轉(zhuǎn)換器模塊的數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入端和16位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端相連，對所述寄存器內(nèi)的16位數(shù)字進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)級芯片，其特征在于所述的激光器控制器(21)包括16位寄存器、4位2進制編碼器、十六選一數(shù)據(jù)選擇器和16位的標準同步計數(shù)器；所述16位寄存器和系統(tǒng)總線相連，接收由所述32bit控制器(2)輸出的激光器刻錄功率參數(shù)；所述16位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端和所述的4位2進制編碼器的輸入端相連，4位2進制編碼器對16位寄存器的數(shù)據(jù)進行編碼輸出；所述4位2進制編碼器的輸出端和十六選一數(shù)據(jù)選擇器地址輸入端相連；所述16位的標準同步計數(shù)器的16個輸出端Q1～Q15與十六選一數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端相連，并通過十六選一數(shù)據(jù)選擇器的輸出脈寬調(diào)制信號給外部激光器。
全文摘要
二級尋址高密度母盤刻錄機的系統(tǒng)級芯片，屬于超高密度光存儲技術(shù)和超大規(guī)模集成電路領(lǐng)域。為了解決高密度母盤刻錄機精確尋址定位和穩(wěn)定、高速的調(diào)焦刻錄問題，本發(fā)明公開了一種二級尋址高密度母盤刻錄機的系統(tǒng)級芯片，包括母盤刻錄機主控制器，系統(tǒng)總線，尋址定位數(shù)字伺服器，誤差信號檢測器和光學系統(tǒng)控制器；誤差信號檢測器包括尋址定位誤差信號檢測器和聚焦定位誤差信號檢測器；光學系統(tǒng)控制器包括近場SIL聚焦控制器和激光器控制器；尋址定位數(shù)字伺服器，誤差信號檢測器和光學系統(tǒng)控制器分別通過系統(tǒng)總線與母盤刻錄機主控制器相連。本發(fā)明集成度高，功耗低，抗干擾能力強，誤差小，控制處理的速度快。
文檔編號G11B7/00GK1461000SQ0313755
公開日2003年12月10日 申請日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者李慶祥, 李晟, 李玉和, 訾艷陽 申請人:清華大學