VLSI áramkörök

A tantárgy angol neve: VLSI Circuits

Adatlap utolsó módosítása: 2012. augusztus 8.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki Szak, MSc képzés
Mikro- és nanoelektronika szakirány
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIEEM162 1 2/1/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Bognár György, Elektronikus Eszközök Tanszéke
4. A tantárgy előadója

Dr. Bognár György

egyetemi docens

Elektronikus Eszközök Tsz.

Dr. Gaertner Péter

c. egyetemi docens

Elektronikus Eszközök Tsz.

Dr. Székely Vladimír

egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz.

Dr. Szabó Péter Gábor

adjunkus

Elektronikus Eszközök Tsz.

Nagy Gergely

tanársegéd

Elektronikus Eszközök Tsz.

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Elektronika
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIEEMA02" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIEEMA02", "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 Nagybonyolultságú integrált áramkörök (VLSI) konstrukciójának, fontosabb jellemzőinek és tipikus alkalmazási területeinek bemutatása, mind a tisztán logikai elemeket, mind pedig az analóg áramköri egységeket is tartalmazó megoldásokra. A tantárgy bemutatja a VLSI áramkörök tipikus felhasználási területeit, a gyakorlatban alkalmazott architektúrák és részegységek felépítését, működését valamint megismerteti a nagyfrekvenciás és az alacsony tápigényű alkalmazások tervezési szempontjait.

 

 
8. A tantárgy részletes tematikája

1. Bevezetés, VLSI fejlődési trendek, ITRS roadmap, VLSI helye, tervezési szempontok. A méretcsökkentés fizikai és technológiai korlátjai. Az IC gyártástechnika alapjai és az ezekhez kapcsolódó fizikai korlátok, kapcsolatuk a félvezető tulajdonságaival. Processzor architektúrák rövid bemutatása.

 

2. A műsorszórás, a hírközlés, az orvos-elektronika jellegzetes VLSI áramköreinek konstrukciója, jellemzőik és egy-egy tipikus alkalmazásuk. Egy jellegzetes VLSI áramkör analízise a hírközlés területéről: frekvenciaosztó áramkörök architektúrája, tervezési megfontolások. Nagyfrekvenciás integrált áramkörök tokozási kérdései.

 

3. Korszerű digitális és kombinált analóg-digitális VLSI áramkörök felépítése. Áramköri családok, alapkacsolások, statikus és dinamikus CMOS és BiCMOS áramkörök

 

4. Dinamikus és statikus tároló elemek megvalósítása VLSI áramkörökben (RS, T tároló, felhasított T, pulzáló RS, C2MOS Latch, Statikus C2MOS tároló).

 

5. Tipikus analóg áramkörök: (opamp, ota), áramköri részleteik analízise. Kapcsoltkapacitású áramkörök.

 

6. Aritmetikai logikai egységek felépítése, működése. Összeadó, szorzó áramkörök megvalósítási lehetősége figyelembe véve az áramkör fogyasztását és gyorsaságát.

 

7. Általános célú processzorok felépítése, tervezési kérdései. RISC, CISC, VLIW, szuperskalár-, vektor-processzorok, multi-thread és multi-core fogalmak tisztázása Korszerű processzorok (Sun SPARC, IBM Power, STI CELL, Intel, ARM, MIPS) architektúrája, tipikus építőelemeinek bemutatása

 

8. System-on-chip VLSI rendszerek felépítése, tervezésük módszertana, az alkalmazott tervezési lépéssor (design-flow) részletes bemutatása.

 

9. Memóriák és kiolvasó áramköreik felépítése, működése. ROM memóriák különböző változatai, írható és újraírható ROM memóriák. Statikus és dinamikus RAM memóriák CAM, cache memória. Memóriák kiolvasó áramkörei.

 

10. Fogyasztáscsökkentés, low-power rendszerek tervezési kérdései, jellegzetes megvalósítási lehetőségek. Nagyfrekvenciás (RF) integrált áramkörök felépítésének speciális vonásai. Az RF tervezés kérdései, modellezési problémák. Induktivitás megvalósítása félvezetőn.

 

11. A/D átalakítók: szukcesszív approximáció, flash, D/A átalakítók statikus és dinamikus, soros és párhuzamos megvalósításban

 

12. Órajel elosztó hálózatok felépítése és működése VLSI áramkörökben. Aszinkron processzorok.

 

13. Termikus szempontok a layout kialakításban és a tokozásban. Fizikai hatások figyelembe vétele (pl. termikus, elektro-termikus szimuláció).

 

14. Elektrotermikus szimulációs eszközök. Logi-therm és cell-therm szimulációs eszközök összehasonlítása, működési elvük, case study.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás, amelyhez a félév során számítógépes laboratóriumi foglalkozások csatlakoznak.
10. Követelmények a.         A szorgalmi időszakban:

 A félév során 1 db nagyzárthelyit íratunk; az aláírás megszerzéséhez ennek legalább elégséges szintű teljesítése szükséges. A megszerzett aláírás a következő szemeszterbe továbbvihető.

 

b.         A vizsgaidőszakban:

 A tárgyból szóbeli vizsgát tartunk.

 

c.         Elővizsga:

 van.

 

11. Pótlási lehetőségek A zh pótlását egy alkalommal biztosítjuk a szorgalmi időszakban és egy további alkalommal a pótlási időszakban is.
12. Konzultációs lehetőségek Zh. ill. vizsganapok előtt az előadókkal történő személyes megbeszélés képezi a konzultáció alapját.
13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Mojzes Imre (sz.), ”Mikroelektronika és technológia”, Műegyetemi Könyvkiadó, Budapest, 2006

 

Dr. Bognár György, ”VLSI áramkörök tervezése és vizsgálata", Elektronikus jegyzet, 2011

 

Folyóiratok:IEEE Solid State Technology, IEEE VLSI Circuits, European Semiconductors (http://ieeexplore.ieee.org

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra42
Félévközi készülés órákra10
Felkészülés zárthelyire20
Házi feladat elkészítése 
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
Vizsgafelkészülés48
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Dr. Bognár György

egyetemi docens

Elektronikus Eszközök Tsz.

Dr. Gaertner Péter

c. egyetemi docens

Elektronikus Eszközök Tsz.

Dr. Székely Vladimír

egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz.