Mikroelektronikai tervezés

A tantárgy angol neve: Microelectronics Design

Adatlap utolsó módosítása: 2014. április 29.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki Szak

Mikroelektronika és elektronikai technológia szakirány,

Mikroelektronika szakág

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIEEA328 6 3/1/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Timár András,
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Gaertner Péter

c. Egyetemi docens

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Farkas Gábor

Egyetemi adjunktus

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Ress Sándor

Egyetemi docens

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Timár András

Egyetemi adjunktus

Elektronikus Eszközök Tsz

Horváth Gyula

Egyetemi adjunktus

Elektronikus Eszközök Tsz

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Mikroelektronika

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
(Szakirany("AVIelektro", _) VAGY
Szakirany("AVImikro", _) )

ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIEEAC01" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIEEAC01", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:
-
7. A tantárgy célkitűzése

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.

8. A tantárgy részletes tematikája

- 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.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Előadás, amelyhez csatlakozóan a félév során gyakorlati órákra is sor kerül.

10. Követelmények

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.

 

11. Pótlási lehetőségek

Javítási lehetőséget a félév végén 1 alkalommal adunk. Vizsgaidőszakban a pótlás a TVSz szerint, a pótlási időszakban lehetséges.

12. Konzultációs lehetőségek

Zárthelyik ill. vizsganapok előtt az előadókkal történő személyes megbeszélés képezi a konzultáció alapját.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

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

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra60
Félévközi készülés órákra20
Felkészülés zárthelyire25
Házi feladat elkészítése 
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása15
Vizsgafelkészülés 
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Bognár György

Egyetemi docens

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr Gaertner Péter

c. Egyetemi docens

Elektronikus Eszközök Tsz

Horváth Gyula

Egyetemi adjunktus

Elektronikus Eszközök Tsz