Министерство образования и науки Российской
Федерации
Федеральное государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Мордовский государственный университет им ёва»
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
электронной техники, профессор
« » 2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«МДП-ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ»
Рекомендуется для направления подготовки
210100 «Электроника и наноэлектроника»
по профилю «Микроэлектроника и твердотельная электроника»
Квалификация (степень) выпускника
бакалавр
Рабочая программа составлена на основании ФГОС ВПО направления утверждённого
Минобрнауки РФ 22 декабря 2009 г. (рег. № 000)
Составитель рабочей программы: , к. т.н., доцент кафедры микроэлектроники
Заведующий кафедрой микроэлектроники
доцент
Председатель УМК факультета
электронной техники, доцент
2011 г
1. Цели и задачи учебной дисциплины:
Целью преподавания дисциплины «МДП-интегральные схемы» является формирование фундаментальных знаний в области проектирования МДП-интегральных схем, включая схемотехнику функциональных узлов, расчёт элементов схем и МДП-структур.
Задачи дисциплины:
изучение физических процессов в МДП-структурах;
изучение физических основ работы p-МДП и n-МДП транзисторов;
изучение математических моделей и эквивалентных электрических схем, отображающих работу МДП-транзисторов и применяемых в современных САПР для анализа и схемотехнического проектирования МДП-интегральных схем;
изучение схемотехнических основ построения логических и функциональных МДП-интегральных схем;
изучение технологии изготовления МДП-интегральных схем (p - и n-канальных), КМОП-ИС, БиКМОП-ИС, ПЗС-структур;
приобретение практических навыков по выполнению расчетов МДП-транзисторов и схемотехническому проектированию цифровых МДП-интегральных схем.
Получение знаний о состоянии и перспективных направлениях развития технологии производства МДП-интегральных схем.
В процессе изучения дисциплины используются лекционные материалы, демонстрационные фотографии. Для проведения расчетов используются ПК.
2. Место учебной дисциплины в структуре ООП:
В структуре основных образовательных программ (ООП) дисциплина «МДП-интегральные схемы» относится к профессиональному циклу (Б.3) и базируется на знаниях, полученных студентами при изучении таких дисциплин как «Высшая математика», «Общая физика», «Физика твёрдого тела», «Физика полупроводниковых приборов», «Микроэлектроника».
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
- способностью к обобщению, анализу, восприятию, информации, постановки цели и выбору путей ее достижения (ОК-6);
- способностью к письменной и устной коммуникации на государственном языке: умением логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь, готовностью использовать одного из иностранных языков (ОК-2);
- готовностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);
- готовностью приобретать новые знания, использовать различные средства и технологии обучения (ПК-4);
- готовностью к самостоятельной индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ПК-5);
- способностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, использовать компьютер как средство работы с информацией (ОК-12)
- готовностью к публичным выступлениям, ведению дискуссии и полемики (ОК-1);
- способностью понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ПК-3).
Профессиональные компетенции.
- способность и готовность использовать информационные технологии, в том числе современные средства компьютерной графики;
- способность применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
- способность и готовность анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт;
- готовность использовать информационные технологии в своей предметной области;
- способность использовать методы анализа и моделирования функциональных узлов МДП-интегральных схем, а также МДП-структур;
- способность рассчитывать параметры МДП-интегральных схем и МДП-структур структур с применением современных САПР;
- способность использовать технические средства для расчёта и измерения основных электрофизических параметров МДП-интегральных схем и МДП-структур;
В результате освоения дисциплины студент должен
знать:
физические процессы, протекающие в интегральных МДП-транзистрах и определяющие их электрические характеристики;
математические модели и эквивалентные электрические схемы, отображающих работу интегральных МДП-транзисторов, применяемых в современных САПР; схемотехнику функциональных узлов МДП-интегральных схем, включая схемотехнику логических элементов;
топологию интегральных МДП-транзисторов и технологию (технологии) изготовления МДП-интегральных схем;
основные принципы топологического проектирования МДП-интегральных схем.
Уметь: проводить расчет физической структуры интегрального МДП-транзистора;
осуществлять схемотехнический синтез цифровых (логических) МДП-интегральных схем;
проводить разработку топологии цифровых (логических) МДП-интегральных схем на основе заданных топологических норм (правил);
Владеть: системами автоматизированного проектирования МДП-интегралных схем, включая разработку принципиальной электрической схемы, топологию кристалла интегральной схемы и верификацию топологических норм.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид* учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
6 | |||||
Аудиторные занятия (всего) | 36 | ||||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Лекции | 18 | 6 | |||
Практические занятия (ПЗ) | 18 | ||||
Семинары (С) | - | ||||
Лабораторные работы (ЛР) | - | 6 | |||
Самостоятельная работа (всего) | 36 | 6 | |||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Курсовой проект (работа) | - | - | - | - | - |
Расчетно-графические работы | - | - | - | - | - |
Реферат | - | - | - | - | - |
Другие виды самостоятельной работы | - | - | - | - | - |
Вид текущего контроля успеваемости | - | - | - | - | - |
Вид промежуточной аттестации (зачет) | 6 | ||||
Общая трудоемкость час зач. ед. | 72 | ||||
2 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1 | Введение. Основные этапы развития МДП-технологий. МДП-транзисторы. Специфика работы и особенности применения. Физические основы работы МДП-транзистора | Физические свойства структуры металл-диэлектрик-полупроводник. Энергетическая зонная диаграмма и влияние напряжения смещения. Емкость МОП-структуры. МОП-структура при тепловом равновесии и в неравновесном состоянии. Зарядовые состояния в окисле и на границе раздела. Поверхностные эффекты. МОП-конденсаторы и структура приборов с зарядовой связью (ПЗС-структуры). |
2 | Математическое моделирование МДП-транзистора и модели, применяемые в современных САПР | Параметры МДП-транзистора. Упрощенные модели. Модели управления зарядом. Эквивалентные электрические схемы. Проектирование МДП-транзисторов и ИС. Расчет порогового напряжения. Математическая модель и эквивалентная электрическая схема МДП-транзистора, применяемая в программе SPICE (в системах сквозного пректирования электронных схем OrCAD 9.X, Cadence v. 5.X. X).Ограничения моделей и особенности МДП-транзисторов с малыми геометрическими размерами. |
3 | Схемотехнические и топологические основы построения функциональных узлов МДП-интегральных схем | МОП-инверторы. КМОП-инверторы. Построение логических элементов "И", "ИЛИ", "исключающее ИЛИ". Логические МОП-интегральные схемы. Функциональные МОП-интегральные схемы: триггеры, счетчики, регистры сдвига, дешифраторы. Построение функциональных узлов аналоговых МОП-интегральных схем. Схемотехника приборов с зарядовой связью. Узлы сопряжения аналоговых и цифровых блоков. Разработка топологии МОП-интегральных схем. Правила проектирования. |
4 | Технологические процессы изготовления МДП-интегральных схем | n-МОП - технология. p-МОП - технология. КМОП - технология. БиКМОП - технология. Технология изготовления приборов с зарядовой связью. Масштабная миниатюризация МОП-транзисторов. Развитие МОП-технологий. |
5.2 Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин. зан. | СРС | Все-го час. |
1 | Основные этапы развития МДП-технологий. МДП-транзисторы. Специфика работы и особенности применения | 2 | - | - | - | 4 | 6 |
2 | Физические основы работы МДП-транзистора | 4 | 4 | - | - | 8 | 16 |
3 | Математическое моделирование МДП-транзистора и модели, при-меняемые в современных САПР | 6 | 6 | - | - | 12 | 24 |
4 | Схемотехнические и топологические основы построения функциональных узлов МДП-интегральных схем | 4 | 6 | - | - | 10 | 20 |
5 | Технологические процессы изго-товления МДП-интегральных схем | 2 | 2 | - | - | 2 | 6 |
Всего: | 18 | 18 | - | - | 36 | 72 |
6. Практические занятия (семинары)
№ п/п | № раздела дисциплины | Тематика практических занятий (семинаров) | Трудо-ёмкость (час.) |
1 | Физические основы работы МДП-транзистора | Расчёт геометрических размеров МДП-транзистора по заданными электричес-ким характеристикам | 4 |
2 | Математическое моде-лирование МДП-транзистора и модели, применяемые в совре-менных САПР | Расчёт электрических характеристик интегрального МДП-транзистора на основе математических моделей и схем замещения. | 4 |
3 | Схемотехнические и топологические основы построения функцио-нальных узлов МДП-интегральных схем | Схемотехнический синтез принципиаль-ных электрических схем функциональ-ных узлов цифровых МДП-интегральных схем. Топологическое проектирование. | 6 |
4 | Технологические процес-сы изготовления МДП-интегральных схем | Сопоставление различных вариантов технологий изготовления МДП-интег-ральных схем. | 4 |
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины:
а) основная литература:
1. , , Козырь . Физические и технологические основы, надежность: Учебное пособие для приборостроительных спец. вузов. – М.: Высшая школа, 19с., ил.
2. Элементы интегральных схем: Пер. с англ. - М.: «Мир», 1989. –630 с., ил.
3. Степаненко микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. –2-е изд., перераб. и доп.- М.: Лаборатория Базовых Знаний, 20с.: ил.
4. Алексенко микросхемотехники. 3-е изд., перераб. и доп.- М.: ЮНИМЕДИСТАЙЛ, 20с., ил.
5. Аналоговые интегральные схемы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. –583 с., ил.
6. Агаханян микросхемы:Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 19с., ил.
7. Гребен аналоговых интегральных схем: пер. с англ. - М.: Энергия, 19с., ил.
8. Физическая электроника и микроэлектроника: Пер. с испан. – М.: Высшая школа, 19с., ил.
9. Технология СБИС: В 2-х кн. Пер. с англ./ Под ред. С. Зи. - М.: Мир, 1986. – 404 с., ил.
10. , Юдин производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем:Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа. 1986. –368 с., ил.
11. , Мочалкина и конструирование интегральных микросхем: Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1983.-232 с., ил.
12. Красников -технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов. В 2-х частях.- Москва: Техносфера, 200с.: ил.
б) дополнительная литература:
1. Мерей Дж. Физические основы микротехнологии: Пер. с англ. – М.: Мир, 19с., ил.
2. , Наумов сверхбольших интегральных схем. – М.:Радио и связь, 1986. – 168 с., ил.
3. МОП-СБИС. Моделирование элементов и технологических процессов./ Под ред. П. Антонетти, Д. Антониадиса, Р. Даттона, У. Оулдхема: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 19с., ил.
4. Интегральные схемы: Технология и применения. Пер. с англ. - М.: Мир, 19с.
в) программное и коммуникационное обеспечение
1. Демонстрационное программное обеспечение и Интернет - ресурсы.
2. Рекомендации к проведению практических занятий.
3. Компьютерные программы для компьютерного моделирования МДП-интегральных схем.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Материально-техническое обеспечение дисциплины «МДП-интегральные схемы» состоит из компьютерного класса с необходимым компьютерным оборудованием, программных средств расчёта на базе ПК.
9. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Лекционные занятия
Лекции следует проводить как в традиционной форме, так и с применением демонстрационного материала, включая и материалы собственных исследований лектора в объеме дисциплины. Материал изложенный на лекции рекомендуется изучать в тот же день сначала по конспекту лекции, а затем по учебнику. Рекомендуется студентам внимательно прочитать материал по теме предстоящей лекции. Это активирует мышление, повышает интерес и улучшает усвоение.
Практические занятия
Целью практических занятий является приобретение навыков расчёта МДП-структур, элементов МДП-интегральных схем и моделирования МДП-интегральных схем в целом. Закрепление теоретического материала.
Предлагается так же провести по предложению студента одно практическое занятие в соответствии с программой.
Разработчики:
ГОУВПО «МГУ им. », к. т.н., доц.
Эксперты:
Начальник опытно-конструкторского бюро
«Электровыпрямитель»
Зав. лабораторией моделирования, к. ф.-м. н., доц.
