Ба́зовий ма́тричний криста́л (БМК) ( , ) - Велика інтегральна схема (ВІС) . На відміну від ПЛІС програмується технологічно, шляхом нанесення маски з'єднань, у найпростішому випадку, останнього шару металізації. БМК з маскою замовника зазвичай виготовлялися на замовлення невеликими серіями. Більш складні реалізації можуть містити індивідуальні для кожного замовника декілька шарів металізації та/або перехідні з'єднання в зону затвору та стоку/витоку транзисторів.
Перевага БМК полягає в наступному. Розробнику необхідно застосувати оригінальні схемні рішення на основі ВІС, але існуючі ВІС для цих цілей не підходять. Розробляти з нуля і виробляти дуже довго, неефективно і дорого. Вихід - використовувати базові матричні кристали, які вже розроблені і виготовлені. Базовий матричний кристал нагадує бібліотеку підпрограм і функцій для мов програмування. На ньому розведені, але не з'єднані елементарні кола і логічні елементи. Замовником розробляється схема з'єднань, так звана маска. Ця маска наноситься як останній шар на базовий матричний кристал і елементарні схеми і розрізнені кола на БМК складаються в одну велику схему. У підсумку замовник отримує готову ВІС, яка виходить ненабагато дорожчою за початкову БМК.
В даний час БМК в більшості застосувань витіснені ПЛІС, що не вимагають заводського виробничого процесу для програмування і допускають перепрограмування.
БМК на біполярних транзисторах Одним з перших виробників великих БМК була британська компанія Ferranti. На початку-середині 80-х років її мікросхеми на базі БМК широко використовувались, зокрема, у домашніх комп'ютерах, таких як Sinclair ZX81, Sinclair ZX Spectrum, Acorn Electron and BBC Micro. Компанія виробляла різні серії БМК для резисторно-транзисторної, діодно-транзисторної та емітерно-зв'язаної логіки, а також так званої Current-Mode Logic (CML) - фірмова нестандартна реалізація логіки, мікросхеми ULA з серією C, J та G. + Однак з другої половини 80-х у мікроелектроніці схеми на польових транзисторах, зокрема з КМОН-логікою, замінили більшість схем на біполярних транзисторах, у т.ч. і для БМК.
БМК на польових транзисторах
На ранніх етапах використання польових транзисторів у БМК використовувались схеми з pМОН та nМОН логікою (1980-ті роки), однак з першої половини 90-х років їх майже повністю витіснили мікросхеми з КМОН логікою. Реалізація комірок відрізняється у різних виробників, найбільш поширені схеми є комірки у вигляді масиву вентилів або, рідше, масиву транзисторів. Вентиль є шина з полікремнію, яка з'єднана з затворами двох транзисторів n та p типу. З'єднання транзисторів у схему визначається металізацією. Часто використовуються 2-х та 3-х вентильні комірки, рідше - чотирьохвентильні. Комірки можуть бути змішаними, так мікросхема БМК 1515ХМ1 містить 2-х та 4-х вентильні комірки, які розділені шиною з полікремнію для проводки сигналу через шини живлення, що проходять через стовбці комірок.
Одним з типовим варіантів комірки БМК, що використовується для реалізації КМОН-логіки багатьма виробниками мікросхем, є двовентильна комірка, Така комірка містить 4 польових транзистора (2 n та 2 p типу). Сигнал подається одночасно на 2 транзистора різних типів через шину, що технологічно суміщена з затворами транзисторів. Транзистори одного типу з'єднані ланцюжком, середня зона спільна для обох транзисторів. Слід зазначити, що транзистори в комірці не мають визначених стоку та витоку, їх визначає схема підключення та подачі напруги/землі через металізацію. На анімації показані варіанти з'єднання транзисторів металізацією для двовентильної комірки мікросхеми 1515ХМ1, які можуть формувати наступні елементи:
2 інвертора 2 з'єднаних інвертора подвійний інвертор (підсилений) логічний вентиль 2-або-ні логічний вентиль 2-і-ні зв'язка 2-х аналогових ключів (transmission gate)
Зазначимо, що декілька комірок можуть реалізовувати не тільки з'єднання вищезазначених елементів, а й більш складні логічні схеми.
Див. також ПЛІС