Laboratorio de Diseño Microelectrónico (LDIM)
(Optativa Segundo Ciclo - Plan 94)
Curso 2014-2015, segundo semestre


AVISOS IMPORTANTES

  • Clases teóricas: Miércoles de 12 a 13h

Información Administrativa

Profesorado

Localización del laboratorio

El laboratorio B-043 está en la planta baja del edificio B. Nuestro laboratorio se encuentra situado en una sala dentro de los laboratorios de primer ciclo (LCEL y LSED). 

Horario

El laboratorio permanecerá abierto todas las mañanas de lunes a viernes de 10.30 a 13h y todas las tardes de lunes a viernes de 16.30 a 19h. Además, también se podrá acceder los miércoles y los viernes de 13.30 a 16h. 

       Lunes          Martes     Miércoles Jueves   Viernes
 Mañana
10.30 -> 13h
Abierto Abierto Abierto
Teoría: 12h a 13h
Abierto  Abierto
Medio Día 
13.30 -> 16h
 CERRADO   CERRADO Abierto CERRADO  Abierto
 Tarde
16.30 -> 17h
Abierto Abierto Abierto Abierto Abierto

Prerrequisitos

Aunque no de forma oficial, sería conveniente para el seguimiento de esta asignatura haber estudiado o estar matriculado en Microelectrónica (Plan 94).

Objetivos y Contenido

El Laboratorio de Diseño Microelectrónico constituye el complemento práctico de la asignatura Microelectrónica (cuarto curso, P94). Pretende introducir al alumnado en el conjunto de herramientas CAD habitualmente empleadas en la industria para el diseño físico de circuitos integrados.

Tiene como objetivo el aprendizaje y la comprensión de cada etapa involucrada en los flujos de trabajo estándar del diseño full-custom y semi-custom. Tras unas sesiones tutoriales guiadas, el alumnado se enfrenta a dos prácticas abiertas, una para cada estilo de diseño. 

El curso emplea herramientas CAD comerciales para diseño físico empleadas habitualmente en la industria:

Bibliografía

A estas referencias de carácter general es preciso añadir los manuales de las herramientas CAD empleadas.

Organización

El laboratorio se realizará individualmente en el laboratorio del edificio B (B-043). Está dividido en clases teóricas donde se presentan los conocimientos necesarios para llevar a cabo las prácticas y sesiones de laboratorio. Es importante asistir a las clases teóricas. El horario de prácticas es libre y en la medida de lo posible el profesor estará disponible para dudas.

Clases teóricas (Calendario tentativo)

  • Primera clase: Clase de introducción. Repaso MCRE, esquemáticos y simulaciones.
  • Segunda clase: Parámetros, análisis de corners y análisis estadísitico.
  • Tercera clase: Trazados, DRC, LVS y backannotation.
  • Cuarta clase: Síntesis lógica, simulación y optimización de consumo.
  • Quinta clase: Colocación y rutado. Scripts.

Prácticas (Calendario tentativo)

 

Parte 1: Diseño Full-Custom 

  • Semana 0: Elección de turno e inicio del curso el viernes 15 a las 13.00 en el laboratorio B-043.
  • Semana 1: Aprendizaje de la herramienta icfb. Diseño, simulación y caracterización de un inversor. Diseño, simulación y caracterización de dos células básicas: NAND, NOR de dos entradas o similar.
  • Semana 2: Parámetros, análisis de corners y análisis estadístico.
  • Semana 3: Trazados, DRC, LVS y backannotation.
  • Semanas 4-6: Realización de la práctica final de la parte 1, diseño, simulación, caracterización y trazado de un bloque de complejidad media-baja.

Parte 2: Diseño Semi-Custom

  • Semana 7: Síntesis lógica con Synopsys. Simulación. Optimización de consumo.
  • Semana 8: Colocación y rutado con Encounter. Utilización de scripts.
  • Semanas 9-10: Realización de la práctica final de la parte 2. Diseño físico de un circuito digital de complejidad alta descrito en VHDL.


Entrega de las prácticas finales

Se entregará un documento de entre 3 y 6 páginas en formato IEEE Conference (preferiblemente en latex) incluyendo al menos los siguientes puntos:

  • Resumen (Abstract): Resumen conciso del trabajo realizado y los resultados obtenidos.
  • Introducción (Introduction): Introducción a la problemática que resuelve el circuito y a cómo se ha resuelto previamente en la literatura científica.
  • Descripción funcional del diseño (Functional Description of the Design)
  • Destalles de implementación (Implementation Issues)
  • Caracterización (Characterization): incluyendo la explicación del entorno de trabajo, los experimentos realizados y los resultados de la caracterización. Opcionalmente se puede incluir una comparación con trabajos previos.
  • Conclusiones (Conclusions)
  • Bibliografía
Podéis incluir todas las figuras que consideréis necesarias para mejorar las explicaciones del texto. Opcionalmente, la redacción de la memoria se puede realizar en inglés (ver nombre de las secciones entre paréntesis). 

Mejoras: Se seleccionarán aquellos trabajos que propongan una mejora significativa en sus diseños respecto a la literatura disponible y se enviarán a un congreso internacional.

Presentación: Los trabajos se presentarán oralmente al resto de compañeros el día 9 de mayo (fecha tentativa y discutible). Cada alumno elegirá únicamente una de las entregas para exponer. La exposición de cada trabajo durará 10 minutos aproximados. 


Documentación

Notas prácticas que emplean la tecnología AMS de 0.35um:

  • Clase 1: Introducción, esquemáticos y simulación. PDF
  • Clase 2: Parámetros, análisis de corners y análisis estadístico. PDF.
  • Clase 3: Trazados, DRC, LVS y extracción de parásitos.  PDF
  • Clase 4: Síntesis lógica y estimación de consumo. PDF.
  • Clase 5: Colocación y rutado. Scripts. PDF.

Transparencias de la clase de introducción

Transparencias de la clase de parámetros, análisis de corners y análisis estadístico

  • Documento de 6 transparencias por página: Formato PDF

Transparencias de la clase de fabricación y trazados

  • Documento de 6 transparencias por página: Formato PDF

Transparencias de síntesis lógica y estimación de consumo

Transparencias de colocación, rutado y scripts

Apuntes de sumadores y biestables:

  • Documento de 6 transparencias por página. Formato PDF


FAQ y Consejos

Parte 1

Cómo acceder a funciones avanzadas de los distintos comandos:

              

Una tenemos seleccionado y hecho click sobre el elemento en el que actuamos presionamos F3. Esto nos abre una nueva ventana con opciones avanzadas para cada comando. P.e. en el comando copiar, nos permitirá especificar un delta del movimiento, un array de elementos o un cambio de capas. 

Cómo cambiar el valor de umbral de la funcion DELAY de la calculadora para obtener Vsupply/2:

              Parece ser que la calculadora no puede ver las variables del circuito, asi que en vez de Vsupply, utilizamos ymax(VT("/vdd!")) es decir el maximo que se produce en la señal vdd!, que es precisamente Vsupply. 

Cómo crear contactos fácilmente:

              Create -> Contact...

Cómo modificar la rejilla de visualización para trabajar con espacios más pequeños:

            Options -> Display... -> X Snap Spacing, Y Snap Spacing

Cómo hacer que se muestren bloques de niveles jerárquicos inferiores (como los contactos que insertamos):

            Options -> Display... -> Display Levels, Start = 0,  Stop = 1

Qué pasa si no nos aparecen las capas que esperamos en la ventana LSW

            La librería no está bien asociada con la tecnología, tenemos que asociarla. En el library manager hacemos click con el botón derecho en el nombre de la tecnología, seleccionamos Properties... -> techLibName: TECH_C35B4

Cómo hacer que el programa funcione con mejor rendimiento gráfico

Hay que iniciar sesión empleando el entorno XFCE en vez de Gnome.

Después de un cierre forzado o de un apagón no me deja abrir mi diseño en modo de escritura

Hay que ir a /<workingdirectory>/<libname>/<cellname>/<viewname>/ y borrar todos los ficheros de extensión .cdslck

Cómo medir el consumo

Echa un vistazo en esta guía: http://www.egr.msu.edu/classes/ece410/mason/files/guide-power.pdf

Parte 2