Struktury integrovaných systémů

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra mikroelektroniky

Anotace:

Seznámení s metodologiemi návrhu analogových, digitálních a optoelektronických integrovaných systémů. Detailní popis technologických procesů pro výrobu IO; Technologie CMOS a její moderní submikronové trendy; topologie, návrhová pravidla. Technologie mikro-elektro-mechanických integrovaných systémů MEMS; Polymerová elektronika; optoelektronické a optické integrované obvody, technologie, materiály, principy a konstrukce.

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/AD2M34SIS

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/A2M34SIS

Požadavky:

https://moodle.kme.fel.cvut.cz/moodle/login/index.php?lang=cs

Osnova přednášek:

1.Historický přehled vývoje Mikroelektroniky a integrovaných obvodů, Moorovy zákony, metody návrhu, součastné trendy.

2.Metodologie návrhu analogových, digitálních a mix-signal integrovaných systémů (top down, bottom up), úrovně abstrakce návrhu, Aplikačně specifické integrované systémy, typy, zásady hierarchie, porovnání vlastností, ekonomika návrhu

3.Technologický proces výroby integrovaných obvodů - materiály, výroba monokrystalu, příprava substrátů, druhy litografie, leptání

4.Technologický proces výroby integrovaných obvodů - iontová implantace, difúze, epitaxní růst, metody nanášení vrstev CVD, PVD, pouzdření integrovaných obvodů

5.Základní CMOS proces, technologický postup výroby, topologické masky, metody izolací, druhy CMOS procesů, technologie propojování

6.Moderní technologie IO, submikronové technologie, SOI technologie, technologie „Strained silicon“, RF IO, víceúrovňová metalizace (dual Damascene).

7.Prostředky pro návrh IO, simulace a testování mikroelektronických systémů. Metodologie návrhu digitálních, analogových a smíšených integrovaných systémů. Druhy analýz (DC, Transient, AC, Noise, PSS, PAC?)

8.Specifika analogového návrhu, technologické požadavky, abstrakce analogového návrhu a hierarchické členění (Hierarchy editor), modely a knihovny pro analogové bloky; Návrh topologie, návrhová pravidla, parazitní struktury, extrakce parazitních analogových struktur, tvorba analogových knihoven.

9.Specifika a postup návrhu digitálního návrhu IO, technologické požadavky, specifikace a metody abstrakce digitálního návrhu. Výběr technologie (Design Kit), Návrh rozmístění (Floorplanning), propojení (place and route), layout - kontrola návrhových pravidel, Extrakce parazitních vlivů. Rozmisťování funkčních bloků, zásady, rozvod napájení a hodin, význam verifikace.

10.Specifika smíšeného návrhu (mix-signal), technologické požadavky, specifikace návrhu, hierarchické členění, knihovny modely pro analogové a digitální bloky. Metody spojení analogových a digitálních bloků.

11.Návrh a technologie mikro-elektro-mechanických integrovaných systémů MEMS, technologie, aplikace; Polymerová elektronika, význam, využití.

12.Základní rozdělení optoelektronických a optických integrovaných obvodů, vymezení oboru a základní principy a jevy využívané při jejich konstrukci.

13.Technologie integrované optoelektroniky a optiky, materiály a základní technologické postupy konstrukce hybridních a monolitických integrovaných obvodů.

14.Základní typy optoelektronických a optických integrovaných obvodů z hlediska jejich aplikace v informatice a senzorové technice jako jsou optické planární rozbočnice, optické multiplexery, optické mřížky, optické modulátory, planární optoelektronické vysílače, přijímače a zesilovače pro WDM a OTDM a.p.

Osnova cvičení:

1.Úvod do Unixu a návrhového systému CADENCE. (PC Lab)

2.Knihovny technologií CMOS, Simulace analogových IO, Simulátor Spectre. (PC Lab)

3.Vlastnosti logických hradel a přenosového hradla CMOS. (PC Lab)

4.Ukázka analogového návrhu, tvotba testů. (PC Lab)

5.Vliv technologického rozprylu, Simulace v rozích (Corner analysis), Simulace Monte Carlo. (PC Lab)

6.Návrh topologie analogového IO. (PC Lab)

7.Návrh topologie analogového IO. (PC Lab)

8.Kontrola návrhových pravidel, extrakce parazitních kapacit. (PC Lab)

9.Ukázka Digitálního návrhu, simulace. (PC Lab)

10.Syntéza a verifikace digitálního návrhu. (PC Lab)

11.Návrh struktur optických součástek pro informatiku a optické senzory. (PC Lab)

12.Návrh struktur optoelektronických součástek pro informatiku a optoelektronické senzory, náhradní elektrické obvody optoelektronických součástek. (PC Lab)

13.Základní principy návrhu optických a optoelektronických integrovaných obvodů. (PC Lab)

14.Presentace prací, zápočet. (PC Lab)

Cíle studia:

Studijní materiály:

Michael Smith: Application-Specific Integrated Circuits, Addison-Wesley, 1998

P. Gray, P Hurst, s. Lewis, R. Mayer: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, John Wiley and Sons, 2000

E. Sinencio, A. Andreou: Low-Voltage/Low-Power Integrated Circuits and Systems, John Wiley and Sons, 1998

Mark Zwolinski : Digital System Design and VHDL , Prentice-Hall, 2000

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6s

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/enrol/index.php?id=2454

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: