Integrated System Structures

Garant předmětu:

Jiří Jakovenko

Přednášející:

Jiří Jakovenko, Vladimír Janíček

Cvičící:

Jiří Jakovenko, Vladimír Janíček

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.

Požadavky:

Student musí dobře rozumět principu funkce elektronických součástek (unipolární, bipolární tranzistor) a obvodové analýze. Předpokládá se znalost modelování a simulace elektronických obvodů.

Osnova přednášek:

1. Historický přehled vývoje integrovaných systémů a integrovaných obvodů, metody návrhu, současné 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, příprava substrátů, druhy litografie (DUV, EUV, Elektronová, X-Ray), leptání (Plazmatické, Iontové)

4. Technologický proces výroby integrovaných obvodů - iontová implantace, difúze, epitaxní růst, metody nanášení vrstev CVD, PVD, Planarizace, Metalické spoje, 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. Návrh analogového integrovaného systému - 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. Návrh číslicového integrovaného systému, technologické požadavky, specifikace a metody abstrakce digitálního návrhu. Výběr technologie (Design Kit), Popis pomocí HDL jazyků, Syntéza.

10. Fyzická syntéza číslicového obvodu - návrh topologie čipu, rozmístění, propojení; kontrola návrhových pravidel, extrakce parazitních vlivů. Rozmisťování funkčních bloků, zásady, rozvod napájení a hodin, význam verifikace.

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

12. Návrh a technologie mikro-elektro-mechanických integrovaných systémů MEMS, technologie, aplikace

13. Testování a diagnostika integrovaných systémů - význam a fáze testování, návrh pro výrobní proces a výtěžnost, používané metody

14. Rezerva

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:

Student bude rozumět problematice návrhu integrovaných obvodů a integrovaných systémů.

Studijní materiály:

Michael Smith: Application-Specific Integrated Circuits, Addison-Wesley, 2008

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, 2008

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

moodle.fel.cvut.cz

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/BE2M34SIS

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St
Čt	místnost T2:C3-s143 Janíček V. 07:30–09:00 (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice POČ. UČEBNA místnost T2:C3-s143 Jakovenko J. 07:30–09:00 (přednášková par. 1) Dejvice POČ. UČEBNA
Pá

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Electronics and Communications - Electronics (povinný předmět programu)
• Electronics and Communications - Technology of the Internet of Things (povinný předmět programu)