“Проектирование специализированных СБИС”

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по курсу:

“Проектирование специализированных СБИС”

Ведущий преподаватель к. т.н., доцент

Таганрог 2002

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1. Цель преподавания дисциплины

Предметом дисциплины являются основные тенденции, ограничения и перспективы развития специализированных сверхбольших интегральных схем (СБИС), современные технологические процессы их производства, перспективные направления развития элементной базы, методы и средства автоматизации проектирования, принципы и особенности организации систем автоматизированного проектирования (САПР) СБИС, концепции, назначение, основные понятия и определения языков описания проектов СБИС VHDL и CIF.

Содержание дисциплины включает сведения о современных методах реализации специализированных СБИС, современных технологических процессах их производства, организации современных САПР СБИС, методиках и программных средствах автоматизированного проектирования заказных, матричных СБИС, а также специализированных СБИС на основе ПЛИС фирмы Altera. Описаны конструктивно-технологические особенности элементной базы СБИС, маршруты проектирования и языки описания проектов СБИС.

Цель дисциплины состоит в изучении студентами сведений и приобретении практических навыков, необходимых для проектирования специализированных СБИС, отвечающих современным требованиям.

1.2. Задачи изучения дисциплины

В результате изучения дисциплины учащиеся должны:

- знать основные тенденции, ограничения и перспективы развития СБИС, технологические процессы их производства, направления развития элементной базы, методы и средства автоматизации проектирования, принципы и особенности организации САПР СБИС, концепции, назначение, основные понятия и определения языков описания VHDL и CIF, методы реализации и маршруты автоматизированного проектирования СБИС;

- уметь использовать программное обеспечение САПР (программа MAX+plus II) для проектирования специализированных СБИС на основе ПЛИС фирмы Altera (MAX 3000, MAX 7000, MAX 9000, FLEX 6000, FLEX 8000, FLEX 10K).

2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КУРСА

2.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий.

2.1.1. Введение - 2 часа.

Основные тенденции развития СБИС. Закономерности и пути повышения степени интеграции, быстродействия, надежности, снижения мощности, стоимости и сроков проектирования СБИС.

2.1.2. Основные ограничения повышения степени интеграции и быстродействия СБИС - 3 часа.

Фундаментальные и экономические ограничения повышения степени интеграции и быстродействия СБИС. Детальный анализ фундаментальных ограничений на примере интегральной МДП-структуры. Масштабирование.

2.1.3. Совершенствование технологии СБИС – 23 часа.

Методы формирования направленных потоков частиц. Методы литографии. Электронно-лучевые литографические установки. Конструкции и аберрации электронно-оптических систем. Методы переноса рисунка на поверхность полупроводниковой пластины. Методы выращивания кристаллов. Деформации полупроводниковых пластин. Молекулярно-лучевая эпитаксия. Использование синхротронного излучения в рентгенолитографии. Ионно-лучевое и плазменное травление. Ядерное легирование полупроводников. Технология быстрой термической обработки.

2.1.4. Методы проектирования специализированных СБИС – 23 часа.

Элементная база СБИС на основе МДП - и ПТШ-структур. Сверхбыстродействующие интегральные транзисторы с гетеропереходами, транзисторы на основе квантовых эффектов (эффект Штарка, эффект Ааронова-Бома). Интегральные схемы на элементах Джозефсона. Способы реализации специализированных СБИС. Языки описания проектов СБИС VHDL и CIF. Организация САПР СБИС. Кремниевые компиляторы. Маршруты проектирования СБИС в системе MAX+plus II. Перспективы развития СБИС.

3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ

3.1. Создание проекта и подключение библиотек в системе MAX+plus II. Изучение маршрутов проектирования СБИС - 8 часов.

3.2. Создание условных графических обозначений, ввод схемы проекта, создание векторов входных воздействий проекта в системе MAX+plus II -
8 часов.

3.3. Проектирование регистра в системе MAX+plus II с использованием языка VHDL – 4 часа.

3.4. Проектирование линии задержки в системе MAX+plus II с использованием языка VHDL – 8 часов.

3.5. Проектирование сумматора в системе MAX+plus II с использованием языка VHDL – 4 часа.

3.6. Проектирование мультиплексора в системе MAX+plus II с использованием языка VHDL – 4 часа.

3.7. Проектирование счетчика-формирователя импульсов в системе MAX+plus II с использованием языка VHDL – 8 часов.

3.8. Проектирование умножителя и делителя в системе MAX+plus II с использованием языка VHDL – 7 часов.

4. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: "Проектирование специализированной СБИС на основе ПЛИС".

Цель: привитие практических навыков проектирования специализированных СБИС с использованием САПР.

Содержание пояснительной записки:

1. Введение.

2. Анализ технического задания.

3. Разработка структурной схемы СБИС.

4. Разработка VHDL-описаний функциональных узлов.

4.1. Регистры.

4.2. Линии задержки.

4.3. Сумматоры.

4.4. Мультиплексор.

4.5. Счетчик-формирователь импульсов.

4.6. Умножитель-делитель.

5. Разработка принципиальной схемы СБИС.

6. Компиляция и моделирование проекта.

7. Оптимизация топологии кристалла.

8. Заключение.

9. Список использованных источников.

Конструкторская документация:

1. Спецификация.

2. Схема электрическая принципиальная (Э3) СБИС.

5. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

5.1. Основная литература

1.  , Коноплев интегральные схемы: элементная база и проектирование. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 20с.

2.  Рындин специализированных СБИС. Конспект лекций.­Таганрог: ТРТУ, 1999. ­115 с.

3.  , , Ивченко проектов СБИС с использовани­ем языка VHDL. Методическое ру­ководство. ­Та­ганрог: ТРТУ, 1998. 29с.

4.  Проектирование СБИС: Пер. с япон./ - М.: Мир, 19с., ил.

5.  Системное проектирование сверхбольших интегральных схем: В 2-х кн. Кн. 1. Пер. с англ. - М.:Мир, 19с., ил.

6.  Системное проектирование сверхбольших интегральных схем: В 2-х кн. Кн. 2. Пер. с англ. - М.:Мир, 19с., ил.

7.  Основы технологии СБИС: Пер. с япон. - М.: Радио и связь, 19с., ил.

8.  Мерей Дж. Физические основы микротехнологии: Пер. с англ. - М.: Мир, 19с., ил.

9.  Ульман Дж. Вычислительные аспекты СБИС: Пер. с англ. /Под ред. . - М.: Радио и связь, 19с.

10.  Проектирование СБИС. Метод кремниевой компиляции: Пер. с англ. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 19с.

11.  Коноплев СБИС и их применение в ЭВА. Ч.2. - Таганрог: ТРТИ, 19с.

12.  , , Лысенко к лабораторной работе "Проектирование специализированных СБИС на основе ПЛИС с использованием САПР Mentor Graphics". Таганрог: Изд-во ТРТУ, 20с.

5.2. Дополнительная литература

13.  , Раков основы субмикронной литографии в микроэлектронике. - М.: Радио и связь, 19с., ил.

14.  Логическое проектирование СБИС: Пер. с япон. - М.: Мир, 19с., ил.

15.  Быстродействующие матричные БИС и СБИС. Теория и проектирование /, , и др.; Под общей редакцией и . - М.: Радио и связь, 19с.: ил.

16.  Занятие 2: система проектирования MAX+plus II ALTERA / Chip News. №9(4С. 15-18.

17.  http://www. . Altera Devices

6. СВОДНАЯ ТАБЛИЦА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСОВ ПО ВИДАМ ЗАНЯТИЙ

Вид занятий	Распределение часов	Распределение баллов
Лекционные	51	51
Лабораторные	51	51
Курсовой проект	84	84