mcre-0910


MCRE: Microelectrónica

Descripción de la asignatura Microelectrónica, de 4º curso, especialidad Electrónica.

Curso 2009/2010

AVISOS IMPORTANTES

  • [Nuevo!]25-03-2010: Disponible el enunciado del tercer ejercicio en Moodle. Fecha de entrega: 13 de Marzo.
  • 17-02-2010: Disponible el enunciado del primer ejercicio.
  • Publicados los resultados del test de nivel inicial.
  • Comienzo del curso: martes 11 de Febrero 2010.

 

Contenidos

  1. 1 Curso 2009/2010
    1. 1.1 AVISOS IMPORTANTES
  2. 2 Objetivos
  3. 3 Programa
  4. 4 Bibliografía
  5. 5 Evaluación
  6. 6 Profesorado
  7. 7 Documentación
    1. 7.1 Documentos de clase
    2. 7.2 Micronews
    3. 7.3 16-02-2010: Nuevo chip de Intel con 48 cores procesadores. 18-02-2010: Solid State Drives. Juan Greco. 23-02-2010: Transistor de grafeno. Mario de Miguel. 25-02-2010: FPGAs antifuse 3D. Sergio Hernández. 02-03-2010: Nuevas FPGAs de Xilinx con tecnologías punteras. Alejandro Kurtz. 04-03-2010: La litografía EUV. Juan Domingo Rebollo. 09-03-2010: Nanotubos de carbono. Cecilia García 11-03-2010: Nuevo estándar para obleas de 450mm. Juventino de Castro. 16-03-2010: Bio-nanotecnología. Marina Sahagun. 18-08-2010: Quantum-computing. Adrián Luna. 23-03-2010: Economía sector Semiconductores 2009. Israel Velasco. 25-03-2010: GlobalFoundries y ARM. Guillermo Jara. 06-04-2010: Dieléctricos de alta K. David Sánchez Plaza. 13-04-2010: El memristor. Marta Salobre. 15-04-2010: LEDS: nuevas tecnologías y estrategias de consumo. Alicia Moreno Sotillo. 20-04-2010: El transistor láser. César 22-04-2010: Detección de claves por medición de consumo. Óscar Reparanz 27-04-2010: Litografía 3D. Samira Briongos 29-04-2010: Silicon-on-Sapphire. Gonzalo Comín 04-05-2010: Estado económico del sector electrónico. Israel Velasco 06-05-2010: Memoria ZRAM. Óscar Robles 11-05-2010: MEMS. Gonzalo Guelbenzu
    4. 7.4 Ejercicios propuestos
    5. 7.5 Ejercicio 1: lógica de conmutación. Se debe realizar de forma individual. Fecha de entrega: 25-02-2010
    6. 7.6 Proyecto final
      1. 7.6.1 Notas de utilidad
  8. 8 Enlaces
    1. 8.1 Revistas
      1. 8.1.1 Cursos de diseño VLSI



Objetivos


La asignatura "Microelectrónica" persigue un doble objetivo. Por un lado, es una extensión natural de la asignatura "Diseño de Circuitos y Sistemas Electrónicos", troncal de segundo ciclo, de modo que permite continuar la formación de los Ingenieros de Telecomunicación que quieran seguir una especialidad de sistemas electrónicos, o bien es un buen complemento para los futuros ingenieros software que deseen tener una visión más completa de sistemas (hardware-software). Por otro, está suficientemente próxima al interés de los ingenieros "microelectrónicos", más centrados en tecnologías, procesos y dispositivos, planteándoles los requerimientos de los circuitos y sistemas que hacen uso de dichas tecnologías.

En efecto, los ingenieros de sistemas profundizarán en esta asignatura en los aspectos de diseño de "sistemas integrados", en especial digitales (circuitos integrados de aplicación específica - ASICs -), extendiento la formación desde las redes predifundidas ("gate arrays") o el diseño basado en células estándar hasta el diseño totalmente a la medida ("full-custom"), y completando la misma con aspectos de vital importancia tales como test o encapsulado. El énfasis se pondrá en la presentación de metodologías que faciliten el manejo de la complejidad inherente a estos sistemas.

Por lo que se refiere a los ingenieros "microelectrónicos", esta asignatura les proporcionará el escalón siguiente al dispositivo, en el que se centrará principalmente su formación de segundo ciclo. Así, un ingeniero que tenga un buen entendimiento de los procesos y los dispositivos, podrá entender en profundidad cómo se realizan los circuitos a partir de los dispositivos, sus características, modelos, limitaciones, etc. Con ello se dará un excelente complemento a su formación principal, a la vez que se le amplía el campo profesional.

En resumen, esta asignatura pretende proporcionar a los futuros diseñadores de sistemas hardware o software o ingenieros microelectrónicos una visión que cubra desde los aspectos de diseño de sistemas hasta los de trazado físico, pasando por sus circuitos y bloques componentes, fundamentalmente centrados en tecnología CMOS, que es la más utilizada hoy en día para el diseño de circuitos de aplicación. Se asegurará también una introducción básica a las estructuras y procesos tecnológicos necesarios en la labor de diseño de circuitos integrados.


Programa

  1. Introducción al diseño de ASICs
      Diseño VLSI
      Herramientas CAD
      Representación de circuitos y sistemas
  2. Lógica nMOS y CMOS:
      Diagramas de Barras
      Lógica de conmutación
      Transistores: su funcionamiento
      Inversores
      Lógica de puertas
  3. Procesos básicos de fabricación CMOS. Reglas de diseño
      Tecnología de semiconductores de silicio
      Proceso CMOS básico
      Reglas de diseño
      "Latchup"
  4. Lógica secuencial
      Sistema de temporización
      Registros
      Pila (FIFO)
  5. Diseño de Subsistemas (1): PLA, Máquina de estados finitos
  6. Temporización
      Criterio estricto de dos fases
      Extensiones a la temporización básica
      Generación de la señal de reloj
      Otras alternativas de temporización
      Estructuras lógicas CMOS temporizadas
  7. Caracterización del circuito
      Resistencia
      Capacidad
      Características de conmutación. Retardo
      Excitación de grandes capacidades (dimensionado de los transistores de una puerta CMOS)
      Consumo de potencia (estática y dinámica). Dimensionado de las pistas de alimentación.
  8. Métodos de diseño CMOS
      Entrada/salida del chip
      Diseño estructurado
      Plano de Base
      Alternativas de diseño de chips CMOS (Redes predifundidas, biblioteca de células estandar, full-custom, FPGAs, ...)
      Aspectos económicos
      Hoja de datos ("datasheet")
  9. Test de Circuitos Integrados. Diseño para test
      Necesidad del test
      Controlabilidad, Observabilidad y Modelos de Fallos
      Estrategias de diseño para test:
        Técnicas "ad-hoc"
        Técnicas estructuradas
        Técnicas de auto-test
      Test a nivel de sistema
  10. Diseño de Subsistemas (2):
      Sumadores, Desplazadores
      Memorias: RAM, ROM
  11. Diseño de un sistema digital complejo

Bibliografía

Evaluación

La evaluación de la asignatura se realizará a través de un examen escrito de naturaleza marcadamente práctica. En él el alumno, con o sin la utilización de textos de consulta o apuntes según los casos, deberá resolver problemas, diseños o cuestiones basados en los aspectos desarrollados en clase. Asimismo podrá realizar algunos trabajos prácticos o ejercicios de carácter optativo.

Resultados del test de nivel realizado a principio de curso: resultados_feb2010.pdf.


Profesorado

Imparten la asignatura:

Documentación

Documentos de clase


Micronews

Ejercicios propuestos

Proyecto final

Enunciado

Notas de utilidad

- Información sobre contadores: Libro Weste&Eshraghian, chap. 8 págs 539-541.

Enlaces

Revistas

  • EE Times (www.eetimes.com) Noticias de la industria electrónica para Ingenieros Electrónicos (Electrical Engineering) y gestores de ingeniería.
  • Electronic Design (www.elecdesign.com). Tecnologías emergentes para soluciones de diseño.
  • EDN (www.e-insite.net/ednmag/) Información técnica sobre circuitos analógicos, ASICs, de Comunicaciones, DSP, Herramientas EDA, Sistemas Empotrados, Memoria, Microprocesadores, Multimedia, Potencia, Lógica Programable, Test.
  • EE Design (www.eedesign.com) Herramientas de diseño y metodologías.
  • Electronic Business News (www.ebnews.com/) Productos y Mercados, resultados trimestrales de empresas del sector.
  • Semiconductor Business News (www.siliconstrategies.com/) Noticias técnicas, de productos, de fabricantes.
  • Solid State Technology (sst.pennnet.com) Semiconductores, fabricación de obleas, circuitos integrados, procesos, equipos, etc.
  • Mundo Electrónico (www.mundo-electronico.com) Semiconductores, Componentes Electrónicos, Instrumentación Electrónica y Telecomunicaciones – española.

Cursos de diseño VLSI

- Imperial College London
- Universidad de Texas
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