Insegnamento PROGETTO DI CIRCUITI INTEGRATI CMOS SU SCALA NANOMETRICA

Corso
Ingegneria elettronica per l'internet-of-things
Codice insegnamento
70A00107
Curriculum
Elettronica per l'internet of things
Docente
Daniele Passeri
Docenti
  • Daniele Passeri
Ore
  • 76 ore - Daniele Passeri
CFU
9
Regolamento
Coorte 2020
Erogato
2021/22
Attività
Caratterizzante
Ambito
Ingegneria elettronica
Settore
ING-INF/01
Tipo insegnamento
Obbligatorio (Required)
Tipo attività
Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento
ITALIANO
Contenuti
I. (1 CFU) Dispositivi e Tecnologie Nanoelettronici.
II. (1 CFU) Laboratorio TCAD
III. (2 CFU) Progetto di circuiti logici statici e dinamici in tecnologia CMOS.
IV. (3 CFU) Progettazione VLSI di un circuito/sistema integrato in tecnologia CMOS.
V. (2 CFU) Laboratorio CAD VLSI.
Testi di riferimento
J. Rabaey, A. Chandrakasan and B. Nikolic, "Digital Integrated Circuits: A Design Perspective", 2/e, Prentice Hall 2003.
Harry Veendrick, “Nanometer CMOS ICs: from Basics to ASICs”, ed. Springer.
Obiettivi formativi
Acquisizione da parte dello studente delle metodologie e degli strumenti per la progettazione di circuiti/sistemi elettronici integrati su scala nanometrica.
Capacità di giustificare scelte progettuali per la realizzazione di circuiti e sistemi elettronici integrati CMOS VLSI a diversi livelli di astrazione.
Utilizzo di strumenti CAD VLSI avanzati (layout editor, sintesi automatica, placement&routing, DRC).
Prerequisiti
Al fine di comprendere e saper applicare i contenuti e le metodologie dell'insegnamento è consigliabile la conosenza dei concetti di base dell'elettronica analogica e digitale (in particolare, il funzionamento del transistore MOSFET) e i concetti di base dell'algebra booleana.
Metodi didattici
Lezioni frontali, esercitazioni in aula, esercitazioni al calcolatore (TCAD & VLSI CAD Lab), esperimenti in aula e in laboratorio.
Altre informazioni
Il programma potrebbe subire delle variazioni.
Modalità di verifica dell'apprendimento
Redazione di due progetti (Mid-Term e Final) e prova orale, obbligatoria.
In particolare, i temi dei progetti consisteranno in :
1. Mid-Term: simulazione di processo e dispositivo di un Tunnel FET (TFET).
2. Final: relazione sul progetto realizzato al calcolatore mediante CAD VLSI di un circuito/sistema elettronico integrato tipicamente di tipo numerico (ad esempio circuiti sommatori, moltiplicatori).
La prova orale è finalizzata alla verifica della acquisizione da parte dello studente delle metodologie e degli strumenti per la progettazione di circuiti/sistemi integrati CMOS su scala nanometrica, della capacità di giustificare scelte progettuali, della conoscenza dello stato dell’arte della tecnologia di fabbricazione dei circuiti elettronici integrati.

Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa
Programma esteso
(1 CFU) Dispositivi e Tecnologie Nanoelettronici. Strumenti di progettazione: simulazione di processo e dispositivo TCAD allo stato dell’arte. Ottimizzazione di nuovi materiali / dispositivi. Dispositivi nano-elettronici innovativi di per la progettazione di reti di sensori: ISFET, BioFET, Tunnel FET devices.

II. (1 CFU) TCAD Lab. Sentaurus Workbench (SWB) - Simulazione avanzata di processo/dispositivo.
III. (2 CFU) Progetto di circuiti logici statici e dinamici in tecnologia CMOS. Famiglie logiche CMOS statiche: FCMOS, pseudo-nMOS, DCVSL, pass-T e T-gate logic. Circuiti combinatori: dynamic logic Pre-charge/Evaluation (P/E), Domino. Sequential circuits: clocked CMOS logic (C2MOS), NORA, TSPCL.
IV. (3 CFU) Progettazione VLSI di un circuito/sistema integrato in tecnologia CMOS. Sintesi ad alto livello. Introduzione ai linguaggi di decrizione hardware: il VHDL. Unità aritmetiche: sommatori a differente gestione del riporto: Ripple Carry Adder (RCA), Carry Propagate Adder (CPA), Carry Skip Adder, Manchester Carry Chain, Carry Look-Ahead, Brent-Kung. Moltiplicatori seriali e paralleli: Carry Save Multiplier. Divisori. Memorie. Organizzazione e sintesi delle unità di controllo.
Soluzioni e tecniche di progettazione CMOS VLSI low-power: time-based design per interface di sensori (digital approach, area efficiency driven scaling, ultra-low voltage capability, energy efficiency).

V. (2 CFU) Laboratorio CAD VLSI. Introduzione al CAD VLSI. I principali strumenti CAD per l’analisi e la sintesi di circuiti integrati: layout editor, DRC tools, Placement and Routing. ELECTRIC VLSI Design System, SIS. Esercitazioni al CAD VLSI: front-to-back design case studies.
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