Der AMD AM685 ist ein schneller Komparator, der laut Datenblatt mit einer Verzögerungszeit von nur 6,5ns schaltet. Über einen Latch-Eingang kann man den aktuellen Zustand fixieren, was beim Einsatz in Analog-Digital-Wandlern vorteilhaft ist. In der Sowjetunion wurde der AM685 als КP597CA1 nachgebaut.
Das Linear and Interface Data Book von AMD enthält einen ausführlichen Schaltplan, dessen Qualität etwas höher ist als der Schaltplan in den online auffindbaren Datenblättern. Im Rahmen des КP597CA1 wurde der Schaltplan genauer analysiert. Das Datenblatt enthält einen Fehler zwischen den Widerständen R4 und R21. Dort fehlt eine Verbindung bei den sich kreuzenden Leitungen. Hier ist diese Verbindung richtig dargestellt.
Die Abmessungen des Dies betragen 1,3mm x 0,8mm. An der unteren Kante ist das AMD-Logo abgebildet. Die Anordnung der einzelnen Elemente ist genau durchdacht. Im Rahmen des КP597CA1 wurde dies deutlicher herausgearbeitet. Der КP597CA1 ist eindeutig dem AM685 nachempfunden. Das Die des КP597CA1 ist lediglich größer, weil man die Bondbereiche weiter nach außen verlegt hat und im Außenbereich einige Teststrukturen integriert wurden.
Im Linear and Interface Data Book beschreibt AMD die Funktionsweise des AM685 sehr ausführlich. Eine Besonderheit sind die integrierten Transistoren, deren Aufbau im Schnitt dargestellt ist. In der Eingangsstufe müssen sich die Transistoren möglichst gleich verhalten. Außerdem sind ein hoher Verstärkungsfaktor und eine hohe Grenzfrequenz notwendig.
Um hohe Schaltgeschwindigkeiten darstellen zu können, hat man versucht die parasitären Kapazitäten und die Widerstände niedrig zu halten. Diese zwei Ziele erfordern teilweise kontraproduktive Maßnahmen. Die epitaktisch aufgetragene Kollektorschicht hat man sehr dünn ausgeführt. Das reduziert die Größe der seitlichen Kontaktflächen mit dem Substratpotential und damit die Kollektor-Substrat-Kapazität. Des Weiteren wurde die Epi-Schicht nur wenig dotiert, was die Basis-Kollektor- und die Kollektor-Substrat-Kapazitäten reduziert. Gleichzeitig erhöht sich so der Kollektorwiderstand. Der sogenannte n+ Sinker und die tief liegende Kollektorzuleitung sorgen für eine möglichst niederohmig Anbindung des Kollektors. Da sich dieser hochdotierte Bereich nur lokal unter dem aktiven Bereich befindet, erhöht er die Kollektor-Substrat-Kapazität nicht zu stark.
Zur Reduktion der Basis-Kollektor-Kapazität wurde auch der Basisbereich nur schwach dotiert. Da dies den Basiswiderstand erhöht, hat man rechts und links vom Emitter zwei Basiskontakte integriert. Hochdotierte Bereiche innerhalb der niedrig dotierten aktiven Basisschicht reduzieren den Basiswiderstand weiter.
Der Emitter ist laut Linear and Interface Data Book 25,4µm x 6,35µm groß. Wobei die Toleranz dieser Strukturen bei 0,25µm liegt. Die Größe ist ein Kompromiss aus guten Hochfrequenzeigenschaften, die einen kleinen Emitter erfordern und der Notwendigkeit Transistoren mit möglichst gleichen Eigenschaften zu erzeugen, was bei kleineren Strukturen auf Grund der Toleranzen schwieriger ist.
Am rechten Ende bietet die Struktur eine Schottky-Diode, die durch einen direkten Metallkontakt mit dem schwach n-dotierten Kollektorbereich entsteht. Die Integration der Diode in den Transistorbereich reduziert den Flächenbedarf der Schaltung.
Oberhalb des Schnittbilds ist der Transistor Q4 abgebildet. Laut Schaltplan handelt es sich um einen ganz normalen Transistor. Auf dem Die zeigt sich, dass hier tatsächlich drei Emitter integriert wurden. Auch die restlichen Bereiche sind gut zu erkennen. Der n+ Sinker, der die tief liegende Kollektorzuleitung kontaktiert, ist im obigen Transistor sehr breit ausgeführt und bietet so eine gewisse Variabilität bei der Kontaktierung und Leitungsverlegung.
Im Linear and Interface Data Book ist auch die Metalllage des AM685 abgebildet. Dort zeigt sich, dass das Design einmal überarbeitet wurde. Am auffälligsten ist der Smiley in der rechten unteren Ecke.
Legt man die abgedruckte Metalllage und das hier vorliegende Die übereinander, so zeigt sich, dass auch innerhalb der Schaltung Bereiche umgestaltet wurden.
Sehr deutlich zu erkennen ist die großflächigere Anbindung des Substrats. Auch wenn für die erste Revision nur die Metalllage abgebildet ist, kann man sagen, dass die Kontaktierung des Substrats nur neben dem Bondpad erfolgte (türkis). Im vorliegenden Design hat man die Verteilung des V- Potentials breiter ausgeführt und an drei weiteren Stellen großflächig mit dem Substrat verbunden (rot). So ist sichergestellt, dass freie Ladungsträger im Substrat schnell abtransportiert werden und die Schaltung nicht negativ beeinflussen.
Ein interessanter Unterschied zum Schaltplan und zum КP597CA1 ist das Fehlen der Dioden D1 und D2. Die Transistoren Q3/Q4 beinhalten zwar die Bereiche und Kontakte für die Dioden, diese sind aber nicht über Kreuz miteinander verbunden. Die Metalllage der ersten Revision zeigt, dass dort die beiden Dioden noch in die Schaltung integriert waren.
Die Dioden D1/D2 unterdrücken Sättigungseffekte und beschleunigen so das Umschalten des Komparators. Im Linear and Interface Data Book weist AMD allerdings auch daraufhin, dass es einen gewissen Aufwand bedeutete die Schottky-Dioden in der notwendigen Qualität zu fertigen. Schließlich müssen sich die beiden Zweige in der Eingangsstufe möglichst gleich verhalten. Dazu kommt, dass die Dioden parasitäre Kapazitäten und vor allem Leckströme ins System bringen. Vielleicht waren die Transistoren aus dem Sättigungsbetrieb heraus schnell genug, dass es vorteilhafter war auf die Dioden zu verzichten.
Einige der Widerstände besitzen auf einer Seite vergrößerte Kontaktflächen, die es ermöglichen über eine Verschiebung der Durchkontaktierungen die wirksamen Widerstandswerte zu variieren (rot).
Im Vergleich zur ersten Revision der Metalllage zeigt sich, dass hier der Widerstand R9 überbrückt wurde (blau). Diese Maßnahme verschiebt den Arbeitspunkt der Endstufe.
