Moodle FEL ČVUT
Mikroelektronika
B251 - Zimní 25/26
Toto je tzv. shluknutý kurz. Skládá se z několika samostatných předmětů, které sdílejí výukové materiály, úkoly, testy apod. Níže si můžete zobrazit informace o jednotlivých předmětech tvořících tento shluk.
Mikroelektronika - B2B34MIT
Hlavní kurz
| Kredity | 4 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | Klasifikovaný zápočet |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2P+2L |
Anotace
Studenti se seznámí moderními trendy v oblasti mikroelektroniky. Jsou probírány základní funkční mikroelektronické struktury a technologie integrovaných obvodů; mikrosenzorů a mikro-elektro-mechanických integrovaných systémů. Předmět dále seznamuje studenty s vývojem nanoelektroniky a integrovaných obvodů.
Cíle studia
Cílem předmětu je seznámit studenty s moderními trendy v oblasti mikroelektroniky a nanoelektroniky.
Osnovy přednášek
1. Vývoj mikroelektroniky, Moorovy zákony,
2. Elektronický systém - základní architektury mikroelektronických systémů, úrovně abstrakce
3. Integrované obvody - význam integrace, používané technologie a metody návrhu
4. Metody a nástroje pro návrh (přehled návrhových technologií a technologických realizací)
5. Mikroelektronické prvky a komponenty
6. Základní technologické procesy výroby mikroelektronických struktur
7. Pasivní a výkonové struktury v mikroelektronice
8. Elektronické zpracování signálů a informací na čipu
9. Základní principy činnosti integrovaných mikrosenzorů
10. Mikrosystémy a MEMS (Návrh a technologie mikro-elektro-mechanických integrovaných systémů MEMS, technologie, aplikace)
11. Nanoelektronika, základy fyziky materiálů
12. Optické integrované obvody
13. Metody testování elektronických systémů
14. Rezerva
2. Elektronický systém - základní architektury mikroelektronických systémů, úrovně abstrakce
3. Integrované obvody - význam integrace, používané technologie a metody návrhu
4. Metody a nástroje pro návrh (přehled návrhových technologií a technologických realizací)
5. Mikroelektronické prvky a komponenty
6. Základní technologické procesy výroby mikroelektronických struktur
7. Pasivní a výkonové struktury v mikroelektronice
8. Elektronické zpracování signálů a informací na čipu
9. Základní principy činnosti integrovaných mikrosenzorů
10. Mikrosystémy a MEMS (Návrh a technologie mikro-elektro-mechanických integrovaných systémů MEMS, technologie, aplikace)
11. Nanoelektronika, základy fyziky materiálů
12. Optické integrované obvody
13. Metody testování elektronických systémů
14. Rezerva
Osnovy cvičení
1. Organizační záležitosti, bezpečnostní poučení, laboratorní řád, úvodní test (ELP, DIT).
2. Prostředí Cadence, editor schémat, simulátor SPECTRE, exporty výsledků (PC Cadence)
3. Tranzistorový zesilovač - optimalizace technologických parametrů (nastavení OP, parametry v závislosti na technologii, nastavení aktivní zátěže, realizace proudových zrcadel) (PC Cadence)
4. Statické a dynamické parametry tranzistorových zesilovačů (šířka pásma, Millerův efekt, vliv parazitních jevů) (PC Cadence)
5. Jednostupňový zesilovač SG, SD (porovnání vlastností, aplikace) (PC Cadence)
6. Vícestupňové zesilovače (vliv parazitních parametrů) (PC Cadence)
7. Diferenciální zesilovač (pracovní režimy, provozní parametry) (PC Cadence)
8. Základní logické členy v technologii CMOS (INV,NAND, NOR) (scaling, logický zisk, energetická bilance, minimalizace dynamické spotřeby) (PC Cadence)
9. Prostředí OrCAD, editor schémat, simulátor SPICE, exporty výsledků (PC OrCAD)
10. Návrh časovače (astabilní, monostabilní multivibrátor) (PC OrCAD)
11. Aplikace časovače - měření provozních parametrů (Lab)
12. Návrh AD komparačního převodníku (zapojení, kvantování napětí, kódování) (PC OrCAD)
13. Realizace AD komparačního převodníku a měření parametrů (Lab)
14. Zápočtový test
2. Prostředí Cadence, editor schémat, simulátor SPECTRE, exporty výsledků (PC Cadence)
3. Tranzistorový zesilovač - optimalizace technologických parametrů (nastavení OP, parametry v závislosti na technologii, nastavení aktivní zátěže, realizace proudových zrcadel) (PC Cadence)
4. Statické a dynamické parametry tranzistorových zesilovačů (šířka pásma, Millerův efekt, vliv parazitních jevů) (PC Cadence)
5. Jednostupňový zesilovač SG, SD (porovnání vlastností, aplikace) (PC Cadence)
6. Vícestupňové zesilovače (vliv parazitních parametrů) (PC Cadence)
7. Diferenciální zesilovač (pracovní režimy, provozní parametry) (PC Cadence)
8. Základní logické členy v technologii CMOS (INV,NAND, NOR) (scaling, logický zisk, energetická bilance, minimalizace dynamické spotřeby) (PC Cadence)
9. Prostředí OrCAD, editor schémat, simulátor SPICE, exporty výsledků (PC OrCAD)
10. Návrh časovače (astabilní, monostabilní multivibrátor) (PC OrCAD)
11. Aplikace časovače - měření provozních parametrů (Lab)
12. Návrh AD komparačního převodníku (zapojení, kvantování napětí, kódování) (PC OrCAD)
13. Realizace AD komparačního převodníku a měření parametrů (Lab)
14. Zápočtový test
Literatura
P. Gray, P Hurst, s. Lewis, R. Mayer: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, John Wiley and Sons, 2000
J. Vobecký, V. Záhlava: Elektronika - součástky obvody principy a příklady, Grada, 2010
B. Razavi: Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGRAW-Hill, 2001
J. Vobecký, V. Záhlava: Elektronika - součástky obvody principy a příklady, Grada, 2010
B. Razavi: Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGRAW-Hill, 2001
Požadavky
Student musí dobře rozumět principu funkce elektronických součástek (unipolární, bipolární tranzistor) a obvodové analýze. Předpokládá se znalost modelování a simulace elektronických obvodů.
Integrované systémy na čipu - B4M34ISC
| Kredity | 6 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | Zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2P+2L |
Anotace
Role návrháře integrovaných systémů, úrovně abstrakce návrhu - Y diagram. Definování specifikací studie proveditelnosti, kritéria výběru vhodné technologie. Metodiky návrhu analogových, digitálních a smíšených integrovaných systémů. Aplikačně specifické integrované systémy - plně zákaznický návrh, hradlová pole, standardní buňky, programovatelné obvody. Mobilní IO s nízkou spotřebou. Jazyky HDL, logická a fyzická syntéza systému, Front End a Back End návrh, problematika rozmístění, časové analýzy, návrh testů a testovatelnost integrovaných systémů.
Cíle studia
None
Osnovy přednášek
1.Úloha a význam návrháře analogových a digitálních integrovaných systémů. Metodologie návrhu analogových a digitálních integrovaných systémů (top down, bottom up), úrovně abstrakce návrhu
2.Aplikačně specifické integrované systémy, typy, zásady hierarchie, porovnání vlastností, ekonomika návrhu
3.Plně zákaznický návrh, metodologie analogového a smíšeného návrhu. Kriteria výběru vhodné technologie.
4.CAD prostředky a metodologie pro návrh analogových a smíšených integrovaných obvodů, návrhy RF systémů, mobilních low power systémů.
5.Automatické generování analogových behaviorálních modelů, metodologie návrhu "zdola nahoru", makrobloky
6.Metodologie a principy návrhu analogově číslicových integrovaných systémů, prostředky automatizovaného návrhu CAD, Funkční a časové simulace, simulace, formální verifikace
7.Jazyky VHDL, Verilog, Verilog-A, Verilog-AMS.
8.Prostředky a metodologie automatizovaného návrhu digitálních integrovaných systémů
9.Návrh "Front End" - funkční specifikace, RTL, Logická syntéza, Gate-level netlist, generování behaviorálních stimulů
10.Návrh "Back End" - Výběr technologie (Design Kit), Mapování návrhu, Návrh rozmístění (Floorplanning), propojení (place and route), layout, Extrakce parazitních vlivů, layout versus schéma (LVS).
11.Metody fyzické syntézy, Rozmisťování funkčních bloků, zásady, rozvod napájení, výpočet a simulace průchodnosti propojení, verifikace
12.Rozvod hodinových signálů, výpočet zpoždění, statické a dynamické časové analýzy
13.Testování, návrh testů, verifikace návrhu.
14.Technologická realizace, verifikace integrovaných systémů, problematika převodu návrhu systému mezi jednotlivými technologiemi.
2.Aplikačně specifické integrované systémy, typy, zásady hierarchie, porovnání vlastností, ekonomika návrhu
3.Plně zákaznický návrh, metodologie analogového a smíšeného návrhu. Kriteria výběru vhodné technologie.
4.CAD prostředky a metodologie pro návrh analogových a smíšených integrovaných obvodů, návrhy RF systémů, mobilních low power systémů.
5.Automatické generování analogových behaviorálních modelů, metodologie návrhu "zdola nahoru", makrobloky
6.Metodologie a principy návrhu analogově číslicových integrovaných systémů, prostředky automatizovaného návrhu CAD, Funkční a časové simulace, simulace, formální verifikace
7.Jazyky VHDL, Verilog, Verilog-A, Verilog-AMS.
8.Prostředky a metodologie automatizovaného návrhu digitálních integrovaných systémů
9.Návrh "Front End" - funkční specifikace, RTL, Logická syntéza, Gate-level netlist, generování behaviorálních stimulů
10.Návrh "Back End" - Výběr technologie (Design Kit), Mapování návrhu, Návrh rozmístění (Floorplanning), propojení (place and route), layout, Extrakce parazitních vlivů, layout versus schéma (LVS).
11.Metody fyzické syntézy, Rozmisťování funkčních bloků, zásady, rozvod napájení, výpočet a simulace průchodnosti propojení, verifikace
12.Rozvod hodinových signálů, výpočet zpoždění, statické a dynamické časové analýzy
13.Testování, návrh testů, verifikace návrhu.
14.Technologická realizace, verifikace integrovaných systémů, problematika převodu návrhu systému mezi jednotlivými technologiemi.
Osnovy cvičení
1.Návrhový systém CADENCE (PC Lab)
2.Popis knihoven technologií CMOS, (PC Lab)
3.Ukázka postupu smíšeného návrhu, význam hierarchického členění, abstrakce bloků. (PC Lab)
4.Ukázka postupu smíšeného návrhu, simulace, definování rozhraní, simulátor Spectre AMS. (PC Lab)
5.Ukázka postupu smíšeného návrhu, jazyky HDL. (PC Lab)
6.Analogový layout, extrakce parazitik, kontrola návrhových pravidel. (PC Lab)
7.Digitální layout (Back end), umístění bloků, propojení, časové analýzy. (PC Lab)
8.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
9.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
10.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
11.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
12.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
13.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
14.Prezentace semestrálního projektu, zápočet (PC Lab)
2.Popis knihoven technologií CMOS, (PC Lab)
3.Ukázka postupu smíšeného návrhu, význam hierarchického členění, abstrakce bloků. (PC Lab)
4.Ukázka postupu smíšeného návrhu, simulace, definování rozhraní, simulátor Spectre AMS. (PC Lab)
5.Ukázka postupu smíšeného návrhu, jazyky HDL. (PC Lab)
6.Analogový layout, extrakce parazitik, kontrola návrhových pravidel. (PC Lab)
7.Digitální layout (Back end), umístění bloků, propojení, časové analýzy. (PC Lab)
8.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
9.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
10.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
11.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
12.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
13.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
14.Prezentace semestrálního projektu, zápočet (PC Lab)
Literatura
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
P. Gray, P Hurst, s. Lewis, R. Mayer: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, John Wiley and Sons, 2000
Požadavky
Student musí dobře rozumět principu funkce elektronických součástek (unipolární, bipolární tranzistor) a obvodové analýze. Předpokládá se znalost modelování a simulace elektronických obvodů.
Integrované systémy na čipu - AD4M34ISC
| Kredity | 6 |
| Semestry | letní |
| Zakončení | Zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 14KP+6KC |
Anotace
Role návrháře integrovaných systémů, úrovně abstrakce návrhu - Y
diagram. Definování specifikací studie proveditelnosti, kriteria
výběru vhodné technologie. Metodiky návrhu analogových, digitálních a
smíšených integrovaných systémů. Aplikačně specifické integrované
systémy - plně zákaznický návrh, hradlová pole, standardní buňky,
programovatelné obvody. Mobilní IO s nízkou spotřebou. Jazyky HDL,
logická a fyzická syntéza systému, Front End a Back End návrh,
problematika rozmístění, časové analýzy, návrh testů a testovatelnost
integrovaných systémů.
diagram. Definování specifikací studie proveditelnosti, kriteria
výběru vhodné technologie. Metodiky návrhu analogových, digitálních a
smíšených integrovaných systémů. Aplikačně specifické integrované
systémy - plně zákaznický návrh, hradlová pole, standardní buňky,
programovatelné obvody. Mobilní IO s nízkou spotřebou. Jazyky HDL,
logická a fyzická syntéza systému, Front End a Back End návrh,
problematika rozmístění, časové analýzy, návrh testů a testovatelnost
integrovaných systémů.
Cíle studia
None
Osnovy přednášek
1.Úloha a význam návrháře analogových a digitálních integrovaných
systémů. Metodologie návrhu analogových a digitálních integrovaných
systémů (top down, bottom up), úrovně abstrakce návrhu
2.Aplikačně specifické integrované systémy, typy, zásady hierarchie,
porovnání vlastností, ekonomika návrhu
3.Plně zákaznický návrh, metodologie analogového a smíšeného
návrhu. Kriteria výběru vhodné technologie.
4.CAD prostředky a metodologie pro návrh analogových a smíšených
integrovaných obvodů, návrhy RF systémů, mobilních low power
systémů.
5.Automatické generování analogových behaviorálních modelů,
metodologie návrhu "zdola nahoru", makrobloky
6.Metodologie a principy návrhu analogově číslicových integrovaných
systémů, prostředky automatizovaného návrhu CAD, Funkční a časové
simulace, simulace, formální verifikace
7.Jazyky VHDL, Verilog, Verilog-A, Verilog-AMS,
8.Prostředky a metodologie automatizovaného návrhu digitálních
integrovaných systémů
9.Návrh "Front End" - funkční specifikace, RTL, Logická syntéza,
Gate-level netlist, generování behaviorálních stimulů
10.Návrh "Back End" - Výběr technologie (Design Kit), Mapování návrhu,
Návrh rozmístění (Floorplanning), propojení (place and route),
layout, Extrakce parazitních vlivů, layout versus schéma (LVS)
11.Metody fyzické syntézy, Rozmisťování funkčních bloků, zásady,
rozvod napájení, výpočet a simulace průchodnosti propojení,
verifikace
12.Rozvod hodinových signálů, výpočet zpoždění, statické a dynamické
časové analýzy
13.Testování, návrh testů, verifikace návrhu.
14.Technologická realizace, verifikace integrovaných systémů,
problematika převodu návrhu systému mezi jednotlivými
technologiemi.
systémů. Metodologie návrhu analogových a digitálních integrovaných
systémů (top down, bottom up), úrovně abstrakce návrhu
2.Aplikačně specifické integrované systémy, typy, zásady hierarchie,
porovnání vlastností, ekonomika návrhu
3.Plně zákaznický návrh, metodologie analogového a smíšeného
návrhu. Kriteria výběru vhodné technologie.
4.CAD prostředky a metodologie pro návrh analogových a smíšených
integrovaných obvodů, návrhy RF systémů, mobilních low power
systémů.
5.Automatické generování analogových behaviorálních modelů,
metodologie návrhu "zdola nahoru", makrobloky
6.Metodologie a principy návrhu analogově číslicových integrovaných
systémů, prostředky automatizovaného návrhu CAD, Funkční a časové
simulace, simulace, formální verifikace
7.Jazyky VHDL, Verilog, Verilog-A, Verilog-AMS,
8.Prostředky a metodologie automatizovaného návrhu digitálních
integrovaných systémů
9.Návrh "Front End" - funkční specifikace, RTL, Logická syntéza,
Gate-level netlist, generování behaviorálních stimulů
10.Návrh "Back End" - Výběr technologie (Design Kit), Mapování návrhu,
Návrh rozmístění (Floorplanning), propojení (place and route),
layout, Extrakce parazitních vlivů, layout versus schéma (LVS)
11.Metody fyzické syntézy, Rozmisťování funkčních bloků, zásady,
rozvod napájení, výpočet a simulace průchodnosti propojení,
verifikace
12.Rozvod hodinových signálů, výpočet zpoždění, statické a dynamické
časové analýzy
13.Testování, návrh testů, verifikace návrhu.
14.Technologická realizace, verifikace integrovaných systémů,
problematika převodu návrhu systému mezi jednotlivými
technologiemi.
Osnovy cvičení
1.Návrhový systém CADENCE (PC Lab)
2.Popis knihoven technologií CMOS, (PC Lab)
3.Ukázka postupu smíšeného návrhu, význam hierarchického členění,
abstrakce bloků. (PC Lab)
4.Ukázka postupu smíšeného návrhu, simulace, definování rozhraní,
simulátor Spectre AMS. (PC Lab)
5.Ukázka postupu smíšeného návrhu, jazyky HDL. (PC Lab)
6.Analogový layout, extrakce parazitik, kontrola návrhových pravidel. (PC Lab)
7.Digitální layout (Back end), umístění bloků, propojení, časové analýzy. (PC Lab)
8.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
9.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
10.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
11.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
12.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
13.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
14.Prezentace semestrálního projektu, zápočet (PC Lab)
2.Popis knihoven technologií CMOS, (PC Lab)
3.Ukázka postupu smíšeného návrhu, význam hierarchického členění,
abstrakce bloků. (PC Lab)
4.Ukázka postupu smíšeného návrhu, simulace, definování rozhraní,
simulátor Spectre AMS. (PC Lab)
5.Ukázka postupu smíšeného návrhu, jazyky HDL. (PC Lab)
6.Analogový layout, extrakce parazitik, kontrola návrhových pravidel. (PC Lab)
7.Digitální layout (Back end), umístění bloků, propojení, časové analýzy. (PC Lab)
8.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
9.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
10.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
11.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
12.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
13.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
14.Prezentace semestrálního projektu, zápočet (PC Lab)
Literatura
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
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
Požadavky
https://moodle.fel.cvut.cz
Integrované systémy na čipu - A4M34ISC
| Kredity | 6 |
| Semestry | letní |
| Zakončení | Zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2P+2C |
Anotace
Role návrháře integrovaných systémů, úrovně abstrakce návrhu - Y
diagram. Definování specifikací studie proveditelnosti, kriteria
výběru vhodné technologie. Metodiky návrhu analogových, digitálních a
smíšených integrovaných systémů. Aplikačně specifické integrované
systémy - plně zákaznický návrh, hradlová pole, standardní buňky,
programovatelné obvody. Mobilní IO s nízkou spotřebou. Jazyky HDL,
logická a fyzická syntéza systému, Front End a Back End návrh,
problematika rozmístění, časové analýzy, návrh testů a testovatelnost
integrovaných systémů.
diagram. Definování specifikací studie proveditelnosti, kriteria
výběru vhodné technologie. Metodiky návrhu analogových, digitálních a
smíšených integrovaných systémů. Aplikačně specifické integrované
systémy - plně zákaznický návrh, hradlová pole, standardní buňky,
programovatelné obvody. Mobilní IO s nízkou spotřebou. Jazyky HDL,
logická a fyzická syntéza systému, Front End a Back End návrh,
problematika rozmístění, časové analýzy, návrh testů a testovatelnost
integrovaných systémů.
Cíle studia
None
Osnovy přednášek
1.Úloha a význam návrháře analogových a digitálních integrovaných
systémů. Metodologie návrhu analogových a digitálních integrovaných
systémů (top down, bottom up), úrovně abstrakce návrhu
2.Aplikačně specifické integrované systémy, typy, zásady hierarchie,
porovnání vlastností, ekonomika návrhu
3.Plně zákaznický návrh, metodologie analogového a smíšeného
návrhu. Kriteria výběru vhodné technologie.
4.CAD prostředky a metodologie pro návrh analogových a smíšených
integrovaných obvodů, návrhy RF systémů, mobilních low power
systémů.
5.Automatické generování analogových behaviorálních modelů,
metodologie návrhu "zdola nahoru", makrobloky
6.Metodologie a principy návrhu analogově číslicových integrovaných
systémů, prostředky automatizovaného návrhu CAD, Funkční a časové
simulace, simulace, formální verifikace
7.Jazyky VHDL, Verilog, Verilog-A, Verilog-AMS,
8.Prostředky a metodologie automatizovaného návrhu digitálních
integrovaných systémů
9.Návrh "Front End" - funkční specifikace, RTL, Logická syntéza,
Gate-level netlist, generování behaviorálních stimulů
10.Návrh "Back End" - Výběr technologie (Design Kit), Mapování návrhu,
Návrh rozmístění (Floorplanning), propojení (place and route),
layout, Extrakce parazitních vlivů, layout versus schéma (LVS)
11.Metody fyzické syntézy, Rozmisťování funkčních bloků, zásady,
rozvod napájení, výpočet a simulace průchodnosti propojení,
verifikace
12.Rozvod hodinových signálů, výpočet zpoždění, statické a dynamické
časové analýzy
13.Testování, návrh testů, verifikace návrhu.
14.Technologická realizace, verifikace integrovaných systémů,
problematika převodu návrhu systému mezi jednotlivými
technologiemi.
systémů. Metodologie návrhu analogových a digitálních integrovaných
systémů (top down, bottom up), úrovně abstrakce návrhu
2.Aplikačně specifické integrované systémy, typy, zásady hierarchie,
porovnání vlastností, ekonomika návrhu
3.Plně zákaznický návrh, metodologie analogového a smíšeného
návrhu. Kriteria výběru vhodné technologie.
4.CAD prostředky a metodologie pro návrh analogových a smíšených
integrovaných obvodů, návrhy RF systémů, mobilních low power
systémů.
5.Automatické generování analogových behaviorálních modelů,
metodologie návrhu "zdola nahoru", makrobloky
6.Metodologie a principy návrhu analogově číslicových integrovaných
systémů, prostředky automatizovaného návrhu CAD, Funkční a časové
simulace, simulace, formální verifikace
7.Jazyky VHDL, Verilog, Verilog-A, Verilog-AMS,
8.Prostředky a metodologie automatizovaného návrhu digitálních
integrovaných systémů
9.Návrh "Front End" - funkční specifikace, RTL, Logická syntéza,
Gate-level netlist, generování behaviorálních stimulů
10.Návrh "Back End" - Výběr technologie (Design Kit), Mapování návrhu,
Návrh rozmístění (Floorplanning), propojení (place and route),
layout, Extrakce parazitních vlivů, layout versus schéma (LVS)
11.Metody fyzické syntézy, Rozmisťování funkčních bloků, zásady,
rozvod napájení, výpočet a simulace průchodnosti propojení,
verifikace
12.Rozvod hodinových signálů, výpočet zpoždění, statické a dynamické
časové analýzy
13.Testování, návrh testů, verifikace návrhu.
14.Technologická realizace, verifikace integrovaných systémů,
problematika převodu návrhu systému mezi jednotlivými
technologiemi.
Osnovy cvičení
1.Návrhový systém CADENCE (PC Lab)
2.Popis knihoven technologií CMOS, (PC Lab)
3.Ukázka postupu smíšeného návrhu, význam hierarchického členění,
abstrakce bloků. (PC Lab)
4.Ukázka postupu smíšeného návrhu, simulace, definování rozhraní,
simulátor Spectre AMS. (PC Lab)
5.Ukázka postupu smíšeného návrhu, jazyky HDL. (PC Lab)
6.Analogový layout, extrakce parazitik, kontrola návrhových pravidel. (PC Lab)
7.Digitální layout (Back end), umístění bloků, propojení, časové analýzy. (PC Lab)
8.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
9.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
10.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
11.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
12.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
13.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
14.Prezentace semestrálního projektu, zápočet (PC Lab)
2.Popis knihoven technologií CMOS, (PC Lab)
3.Ukázka postupu smíšeného návrhu, význam hierarchického členění,
abstrakce bloků. (PC Lab)
4.Ukázka postupu smíšeného návrhu, simulace, definování rozhraní,
simulátor Spectre AMS. (PC Lab)
5.Ukázka postupu smíšeného návrhu, jazyky HDL. (PC Lab)
6.Analogový layout, extrakce parazitik, kontrola návrhových pravidel. (PC Lab)
7.Digitální layout (Back end), umístění bloků, propojení, časové analýzy. (PC Lab)
8.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
9.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
10.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
11.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
12.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
13.Semestrální projekt - návrh číslicově analogového IO. (PC Lab)
14.Prezentace semestrálního projektu, zápočet (PC Lab)
Literatura
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
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
Požadavky
https://moodle.fel.cvut.cz
Mikroelektronika - BD5B34MIT
| Kredity | 4 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | Zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 14KP+6KL |
Anotace
Studenti se seznámí moderními trendy v oblasti mikroelektroniky. Jsou probírány základní funkční mikroelektronické struktury a technologie integrovaných obvodů; mikrosenzorů a mikro-elektro-mechanických integrovaných systémů. Předmět dále seznamuje studenty s vývojem nanoelektroniky a integrovaných obvodů.
Cíle studia
Cílem předmětu je seznámit studenty s moderními trendy v oblasti mikroelektroniky a nanoelektroniky.
Osnovy přednášek
1. Vývoj mikroelektroniky, Moorovy zákony,
2. Elektronický systém - základní architektury mikroelektronických systémů, úrovně abstrakce
3. Integrované obvody - význam integrace, používané technologie a metody návrhu
4. Metody a nástroje pro návrh (přehled návrhových technologií a technologických realizací)
5. Mikroelektronické prvky a komponenty
6. Základní technologické procesy výroby mikroelektronických struktur
7. Pasivní a výkonové struktury v mikroelektronice
8. Elektronické zpracování signálů a informací na čipu
9. Základní principy činnosti integrovaných mikrosenzorů
10. Mikrosystémy a MEMS (Návrh a technologie mikro-elektro-mechanických integrovaných systémů MEMS, technologie, aplikace)
11. Nanoelektronika, základy fyziky materiálů
12. Optické integrované obvody
13. Metody testování elektronických systémů
14. Rezerva
2. Elektronický systém - základní architektury mikroelektronických systémů, úrovně abstrakce
3. Integrované obvody - význam integrace, používané technologie a metody návrhu
4. Metody a nástroje pro návrh (přehled návrhových technologií a technologických realizací)
5. Mikroelektronické prvky a komponenty
6. Základní technologické procesy výroby mikroelektronických struktur
7. Pasivní a výkonové struktury v mikroelektronice
8. Elektronické zpracování signálů a informací na čipu
9. Základní principy činnosti integrovaných mikrosenzorů
10. Mikrosystémy a MEMS (Návrh a technologie mikro-elektro-mechanických integrovaných systémů MEMS, technologie, aplikace)
11. Nanoelektronika, základy fyziky materiálů
12. Optické integrované obvody
13. Metody testování elektronických systémů
14. Rezerva
Osnovy cvičení
1. Organizační záležitosti, bezpečnostní poučení, laboratorní řád, úvodní test (ELP, DIT).
2. Prostředí Cadence, editor schémat, simulátor SPECTRE, exporty výsledků (PC Cadence)
3. Tranzistorový zesilovač - optimalizace technologických parametrů (nastavení OP, parametry v závislosti na technologii, nastavení aktivní zátěže, realizace proudových zrcadel) (PC Cadence)
4. Statické a dynamické parametry tranzistorových zesilovačů (šířka pásma, Millerův efekt, vliv parazitních jevů) (PC Cadence)
5. Jednostupňový zesilovač SG, SD (porovnání vlastností, aplikace) (PC Cadence)
6. Vícestupňové zesilovače (vliv parazitních parametrů) (PC Cadence)
7. Diferenciální zesilovač (pracovní režimy, provozní parametry) (PC Cadence)
8. Základní logické členy v technologii CMOS (INV,NAND, NOR) (scaling, logický zisk, energetická bilance, minimalizace dynamické spotřeby) (PC Cadence)
9. Prostředí OrCAD, editor schémat, simulátor SPICE, exporty výsledků (PC OrCAD)
10. Návrh časovače (astabilní, monostabilní multivibrátor) (PC OrCAD)
11. Aplikace časovače - měření provozních parametrů (Lab)
12. Návrh AD komparačního převodníku (zapojení, kvantování napětí, kódování) (PC OrCAD)
13. Realizace AD komparačního převodníku a měření parametrů (Lab)
14. Zápočtový test
2. Prostředí Cadence, editor schémat, simulátor SPECTRE, exporty výsledků (PC Cadence)
3. Tranzistorový zesilovač - optimalizace technologických parametrů (nastavení OP, parametry v závislosti na technologii, nastavení aktivní zátěže, realizace proudových zrcadel) (PC Cadence)
4. Statické a dynamické parametry tranzistorových zesilovačů (šířka pásma, Millerův efekt, vliv parazitních jevů) (PC Cadence)
5. Jednostupňový zesilovač SG, SD (porovnání vlastností, aplikace) (PC Cadence)
6. Vícestupňové zesilovače (vliv parazitních parametrů) (PC Cadence)
7. Diferenciální zesilovač (pracovní režimy, provozní parametry) (PC Cadence)
8. Základní logické členy v technologii CMOS (INV,NAND, NOR) (scaling, logický zisk, energetická bilance, minimalizace dynamické spotřeby) (PC Cadence)
9. Prostředí OrCAD, editor schémat, simulátor SPICE, exporty výsledků (PC OrCAD)
10. Návrh časovače (astabilní, monostabilní multivibrátor) (PC OrCAD)
11. Aplikace časovače - měření provozních parametrů (Lab)
12. Návrh AD komparačního převodníku (zapojení, kvantování napětí, kódování) (PC OrCAD)
13. Realizace AD komparačního převodníku a měření parametrů (Lab)
14. Zápočtový test
Literatura
P. Gray, P Hurst, s. Lewis, R. Mayer: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, John Wiley and Sons, 2000
J. Vobecký, V. Záhlava: Elektronika - součástky obvody principy a příklady, Grada, 2010
B. Razavi: Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGRAW-Hill, 2001
J. Vobecký, V. Záhlava: Elektronika - součástky obvody principy a příklady, Grada, 2010
B. Razavi: Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGRAW-Hill, 2001
Požadavky
Student musí dobře rozumět principu funkce elektronických součástek (unipolární, bipolární tranzistor) a obvodové analýze. Předpokládá se znalost modelování a simulace elektronických obvodů.