Belépés címtáras azonosítással
magyar nyelvű adatlap
Mikroelektronikai tervezés
A tantárgy angol neve: Microelectronics Design
Adatlap utolsó módosítása: 2014. április 29.
Villamosmérnöki Szak
Mikroelektronika és elektronikai technológia szakirány,
Mikroelektronika szakág
Név:
Beosztás:
Tanszék, Int.:
Dr. Gaertner Péter
c. Egyetemi docens
Elektronikus Eszközök Tsz
Dr. Farkas Gábor
Egyetemi adjunktus
Dr. Ress Sándor
Egyetemi docens
Dr. Timár András
Horváth Gyula
Mikroelektronika
A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.
A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.
A tárgy megismerteti az áramkörök tervezésének eszközeit, realizálásának és ellenőrzésének módjait és módszereit. Tárgyalja a kisebb sorozatszámú gyártásban vagy prototípus készítésekor használt programozható eszközök és integrált áramkörök jellemzőit.
Ismerteti a korszerű számítógépes tervezőrendszerek felépítését és funkcióit. Ismereteket ad az ezen rendszerekben alkalmazott tervezési (szimulációs és szintézis) lépések algoritmusairól, részletesen bemutatja a standard cellás IC tervezés menetét a specifikációtól a részletes layout kialakításáig.
Megismerteti a digitális rendszerek magas szintű leírására és tervezésére szolgáló nyelveket, a programozható eszközök típusait, a hozzájuk kapcsolódó fejlesztő rendszereket.
- Digitális áramkörök megvalósítási lehetőségei (full-custom, semi-custom, PLA, CPLD, FPGA…). Különböző hardver eszközök megvalósítási alternatívái.
- Közös előre tervezés és gyártás, full-custom-tól az FPGA-ig. Az ASIC tervező feladatai.
- Hardver-szoftver co-design
- Design flow, production flow.
- Szinkron és aszinkron digitális áramkörök, Low Power design általános kérdései.
- A VC (Virtual Component) és az IP (Intellectual Property) alapú tervezés
- Statikus és dinamikus CMOS és BiCMOS áramköri megvalósítások.
- Áramkörszimuláció, modellek, modellparaméterek.
- Logikai szimuláció, modellek, paraméterek meghatározása áramköri szimulációból. Funkcionális és strukturális teszt.
- Hibamodellek, strukturális tesztgenerálás, hibaszimuláció. Digitális teszt-automaták. Tesztelhetőre tervezés. Scan-Path.
- Tervező rendszerek (Mentor, Cadence, …), top-down és bottom-up tervezési stílus.
- Integrált áramkörök gyártásához szükséges maszkok és technológiák. Layout tervezési szabályok.
- Cella elhelyezési és huzalozási módszerek.
- Tervezés HDL-lel. A szintézis lépései. Verilog utasítások, hatásuk a szintézisre. Szintézis és időzítés. Timing analysis, wire-load modell, előzetes elhelyezés.
- Mikroprocesszorok, mikrokontrollerek és jelfeldolgozó processzorok felépítése és működése. Neumann- és Harvard-struktúrájú processzorok. Statikus és dinamikus memóriák.
- FPGA eszközök technológiafüggő tervezési lépései (formátumkonverterek, logikai particionáló, leképező, elhelyező és huzalozó modulok)
- GPP, FPGA, SoC, SiP, Mikrokontroller eszközök felépítése, működése, fogyasztása, költségek
- Program és adatmemória, I/O műveletek, megszakítás, DMA kezelés, beviteli eszközök illetve kijelzők illesztése, működtetése
- Szimuláció, tesztelés, bemérés, gazdaságosság
Tantermi gyakorlatok:
- Komplett ASIC specifikáció megtervezésének bemutatása esettanulmány formában. Ki kell emelni a tervező, mint közvetítő szakember szerepét a megrendelő és a gyártó között.
- Digitális rendszertervezés esettanulmány. Például: mosógép vezérlő ASIC Verilog leírása top-down módszerrel, hierarchikusan. Először a fő működési fázisok leírása (és szimulációja), majd ezek kitöltése a részletekkel.
- Tesztelhetőre tervezés. Ad-hoc módszerek bemutatása konkrét áramkörökön. Egy közepes bonyolultságú ASIC kiegészítése Scan-Path áramkörrel, szimulációs bemutatóval.
- Programozható eszközök felhasználása áramkörök realizálására.
- Az áramköri szintézis utáni alternatívák bemutatása (ASIC vs. FPGA)
- Közepes bonyolultságú ASIC Verilog leírás szintetizálása kivetítős demonstrációval
- Floorplanning bemutatása, kivetítős demonstrációval, komplett chip layoutig.
Előadás, amelyhez csatlakozóan a félév során gyakorlati órákra is sor kerül.
a. A szorgalmi időszakban:
A félév során 1 db. zárthelyit íratunk; az aláírás megszerzéséhez legalább elégséges szinten teljesítendő. A megszerzett aláírás a következő szemeszterben továbbvihető.
b. A vizsgaidőszakban:
A tárgyból szóbeli vizsgát tartunk.
c. Elővizsga
Elővizsga feltétele: min. 4,00 zárthelyi eredménye.
Javítási lehetőséget a félév végén 1 alkalommal adunk. Vizsgaidőszakban a pótlás a TVSz szerint, a pótlási időszakban lehetséges.
Zárthelyik ill. vizsganapok előtt az előadókkal történő személyes megbeszélés képezi a konzultáció alapját.
Kovács F. Ferenc, „Az informatika VLSI áramkörei”, Pázmány Egyetem Elektronikus Kiadó, 2004,
Dr. Mojzes Imre szerk., „Mikroelektronika és technológia”, Műegyetem kiadó, 2005, ISBN 9634208479
Wai-Kai Chen , ”The VLSI handbook”, CRC Press LLC, 2000. ISBN 0-8493-8593-8
Dr. Bognár György
Dr Gaertner Péter