| TSEK36 |
Avancerad VLSI-konstruktion, 4 p
/Advanced VLSI Design/
För:
D
IT
SOC
Y
|
| |
Prel. schemalagd
tid: 50
Rek. självstudietid: 110
|
| |
Utbildningsområde: Naturvetenskap
Ämnesgrupp: Elektroteknik Nivå (A-D):C
|
| |
Mål:
Denna kurs syftar till att ge studenterna kunskap och erfarenhet inom design av avancerade VLSI-kretsar och chip I dagens och framtidens nanometer CMOS teknologier. Kursen kommer att täcka de viktigaste VLSI utmaningarna, följt av noggrann behandling av flera användbara analoga, digitala och mixade krets byggblock som ofta används i VLSI chip.
|
| |
Förkunskaper: (gäller studerande antagna till program som kursen ges inom, se 'För:' ovan)
TSTE86 Digital integrerade kretsar.
OBS! Tillträdeskrav för icke programstudenter omfattar vanligen också tillträdeskrav för programmet och ev. tröskelkrav för progression inom programmet, eller motsvarande.
|
| |
Påbyggnadskurser
VLSI Design Projekt, TSEK01, där studenterna följer ett komplett VLSI designflöde och designar ett "riktigt" chip i en standard CMOS process. För mer information titta gärna på kurshemsidan: http://www.ek.isy.liu.se/2003/courses/tsek01/
|
| |
Organisation:
Denna kurs består av 13 föreläsningar, 6 lektioner och 12 timmar (3 tillfällen) med laborationsuppgifter. Lektionerna ger stöd åt kursen genom detaljerad analys av vissa exempelproblem, och laborationerna ger studenten möjlighet att lära sig kretsdesign, simulering och utvärderingsmetodik med hjälp av ett professionellt CAD verktyg och standard CMOS processmodeller.
|
| |
Kursinnehåll:
Kursen fokuserar på följande ämnen:
- Översikt av avancerade CMOS processteknologier.
- Modellering av MOS transistorer och passiva element för analoga och digitala kretsar.
- Kretsanalys, design och simuleringsstrategier för att utvärdera analoga och digitala integrerade CMOS kretsar. Som representativa designexempel analyseras olika förstärkarsteg och andra grundläggande kretsblock. Kretsanalyserna kommer att behandla icke ideala effekter så som brus och variationer i processparametrar, spänningar och temperatur.
- Design av ledningar på chipet och I/O kommunikationskretsar. Här inkluderas studier av fördröjningsmodeller av ledningar för datatransmission vid hög hastighet såväl som effekt och analys av prestanda av drivar- och mottagarkretsar.
- Tekniker för timing och synkronisering på chip, vilket inkluderar detaljerad analys av klockgenerering, klockdistribution, klockkretsar såsom vippor och latchar. Viktiga kretsar för klockning såsom PLL (faslåst loop) och DLL (fördröjningslåst loop) kommer även att diskuteras.
- Analys av effektförbrukning på chip, kretstekniker för lågeffekt, läckageströmmar i transistorer och tekniker för att reducera läckaget på chipet.
- Hantering och distribution av spänningsmatning till chipet.
- Översikt av tillvärkningskrav sÃ¥som produktpÃ¥litlighet, men även testmetoder för chip.
Dagens och framtidens avancerade VLSI-chip kan enkelt innehålla uppåt en miljard transistorer på en enda kiselbit med en area på några kvadratmillimeter! Självklart är inte denna kolossala mängd transistorer placerade på måfå, utan varje transistor är noggrant designad och placerad för att göra sitt jobb, och interagera med andra transistorer och kretsar . Trots 6-7 olika metallager elektriskt isolerade ifrån varandra, kan man lätt inse att det kan bli en mardröm att placera ut och koppla ihop alla dessa transistorer!
Detta kan låta avancerat och utmanande men vi har inte ens skrapat på ytan ännu! Trots att layouten av hela chipet är korrekt så är det inte säkert att chipet gör det som det skulle göra. Klarar kretsen av alla designkrav avseende effektförbrukning och prestanda som måste mötas trots ökande spridning för processparametrarna? Togs det hänsyn till alla bruskällor och osäkerheter i kretsdesignen. Användes rätt kretstopologier för att får tillräckligt robust prestanda? Kommer verkligen designen fungera för minst 90% av alla chip som säljs till kunderna? � ELLER har du just misslyckats med ett projekt i mångmiljonklassen?
- Information för studenter som planerar för framtida kursval
'VLSI' står för "Very Large Scale Integrated" kretsar (chip som idag kan innehålla närmre en miljard transistor på en enda bit kisel). Mikroprocessorer i en PC och andra datorer är exempel på VLSI chip. Institutionen för systemteknik (ISY) har ett mycket avancerat VLSI-kurspaket, vilket inkluderar 4 kurser som startar med (i) Digitala integrerade kretsar, TSTE86, (ii) Avancerad VLSI design, TSEK35 (denna kurs), och (iii) den kompletta och kanske dyraste kursen på LiTH, 'VLSI Design Projekt', TSEK01, där studenterna får följa hela VLSI designflödet och designa ett "riktigt" chip i en standard CMOS process. Chippen kan sedan mätas och evalueras i en kort kurs, 'Evaluering av integrerade kretsar', TSEK10.
|
| |
Kurslitteratur:
1- Behzad Razavi, "Design of Analog CMOS Integrated Circuits", 1st Edition
McGraw-Hill Higher Education, ISBN 0-07-238032-2
2- Jan M. Rabaey, Anantha Chandrakasan, Borivoje Nikolic, "Digital Integrated Circuits", Prentice Hall, Second Edition (International edition), ISBN 0-13-120764-4 (Samma bok i introduktion kursen, TSTE86, Digital Integrated Circuits).
|
| |
Examination: |
TEN1
LAB1
|
Skriftlig tentamen (U,3,4,5)
Laborationer (U,G)
|
3 p
1 p
|
| |
|
|
|
