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LDIM-0910

Laboratorio de Diseño Microelectrónico (LDIM)
(Optativa Segundo Ciclo - Plan 94)
Curso 2009-2010, segundo semestre


AVISOS IMPORTANTES

  • [Nuevo!] Última práctica: Se han publicado las propuestas de células. Se asignarán por orden de solicitud, es necesario concertar una tutoría previa. También se aceptan sugerencias de prácticas. 
  •  Cuarta sesión: simulación de medio registro dinámico. Ver descripción de la práctica.
  • Tutorial para la segunda sesión. Versión PDF.
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 9 a 13h y todas las tardes de 16 a 20h, exceptuando las mañana de los miércoles, las tardes de los jueves y las mañanas de los viernes. Las tutorías se realizarán en las sesiones oficiales de los lunes y los jueves por la mañana.

       Lunes          Martes     Miércoles Jueves   Viernes
 Mañana
9 -> 13h
 Sesión Oficial  Sesión Libre  CERRADO  Sesión Oficial  CERRADO
 Tarde
16 -> 20h
 Sesión Libre   Sesión Libre  Sesión Libre  CERRADO  Sesión Libre

Prerrequisitos

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

Objetivos y Contenido

El Laboratorio de Microelectrónica constituye el complemento práctico de la asignatura Microelectrónica (cuarto curso, P94). Pretende introducir al alumno en el conjunto de herramientas CAD habitualmente empleadas en diseno full-custom de circuitos integrados.

El objetivo final consiste en la realizacion práctica de un diseño completo de un circuito relativamente complejo empleando herramientas CAD comerciales para diseño full custom, todas ellas de Cadence:

  • Edición y síntesis de trazados: Virtuoso XL
  • Verificación de trazado (DRC): Assura
  • Extracción de parámetros y simulación.

Bibliografía

  • CMOS VLSI Design: A Circuits and Systems Perspective N. Weste, D. Harris (Libro de referencia)
    Pearson Addison Wesley, 2005
  • Principles of CMOS Design - A Systems Perspective. N. Weste, K. Eshraghian. Addison-Wesley. 1985.
  • Introduction to nMOS and CMOS VLSI Systems Design. Amar Mukherjee. Prentice Hall.
  • Digital Integrated Circuits. A Design Perspective. (2ª Ed.) J. Rabaey. Prentice Hall, 2003.
  • Introduction to VLSI Systems. C. Mead and L. Conway. Addison Wesley 1980.

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

Organización

El laboratorio se realizara en parejas en el laboratorio del edificio B (B-043). A cada pareja se le asignará un turno a elegir entre manana o tarde. Cada turno será de 3 horas, en principio de 10 a 13 h. por la mañana y de 4 a 7 por la tarde.

Inicio del curso

Se comunica a los alumnos que se hayan matriculado en el laboratorio que han de elegir turno (día de la semana, y mañana o tarde) del 15 al 19 de Febrero de 2010:

  • Elección de turno: del 15 al 19 de Febrero. Mediante solicitud que se encuentra disponible en la secretaría del laboratorio (B-042). Se ha de elegir un turno de los disponibles y anotarlo junto con otro turno preferente en la ficha.
  • Comienzo del laboratorio: Viernes 19 de Febrero de 13 a 14h. Clase de introducción (es importante asistir).
  • Segunda clase: Viernes 26 de Febrero. Parámetros, análisis de corners y análisis estadísitico.
  • Tercera clase: Viernes 5 de Marzo. Trazados, DRC, LVS y backannotation.

Prácticas (Calendario tentativo)

  • Semana 1 (22-26 Febrero 2010): 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 (1-5 Marzo 2010):  Parámetros, análisis de corners y análisis estadístico.
  • Semana 3 (8-12 Marzo 2010): Trazados, DRC, LVS y backannotation.
  • [Nuevo!]Semana 4 (15-19 Marzo 2010) circuitos secuenciales. Diseño simulación y caracterización de medio registro dinámico:
    • Edición de esquemático de medio registro. Creación de símbolo.
    • Simulación comportamiento: funcionamiento correcto de medio registro. Medida del tiempo de descarga de la capacidad que almacena la información.
    • Simulación paramétrica: Medida del tiempo de descarga de la capacidad que almacena la información en función de la temperatura.
    • Edición jerárquica: creación del esquemático de un registro completo a partir de dos medios registros.
    • Realización del trazado de la célula "medio registro".
  • Semana 5 (22-26 Marzo): Diseño, simulación y caracterización de una célula de complejidad media (célula de memoria, flip-flop, etc).
Propuestas de células:
    1. Estudio del reparto de carga en lógica precargada.
    2. Registro por flanco con reset.
      • P. Arroba, I. Álvarez
    3. Sense-amplifier.
      • I. Ovejero, E. Real
    4. Superbuffer para un pad de salida (capacidad de 1pf).
      • J. Sanz, J.J. Vicente
    5. Energy-Performance Tunable Logic. Diseño de un elemento lógico.
      • G. Maturana y A. Rozas
    6. Célula de memoria drowsy. Control de la tensión umbral.
      • E. Contreras y J.M. Rubio
    7. Control de tensión para células de memoria drowsy.

Aparte de estas células, se aceptarán propuestas interesantes de los propios alumnos.
  • Semanas 6, 7, 8 y 9 (6-30 Abril): Realización de la práctica final, diseño, simulación, caracterización y trazado de un bloque del chip elegido.

Proyecto

Durante el curso 2009/2010 el objetivo será completar el trazado (layout) de un circuito de complejidad baja.

Para el trazado se dispondrá de las herramientas comerciales de Cadence anteriormente descritas. 


Documentación

Notas prácticas de la tecnología AMS de 0.35um:

  • Clase 1: Introducción, esquemáticos y simulación. Versión PDF
  • Clase 2: Parámetros, análisis de corners y análisis estadístico. Versión PDF.
  • Clase 3: Trazados, DRC, LVS y backannotation.  Versión 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

Apuntes de sumadores y biestables:


FAQ y Consejos

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
 
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