Predmety. Integrované obvody a využitie (Prednášajúci: L. Hulényi, M. Žiška )

Transkript

1 Predmety Tu je uvedený zoznam predmetov, ktoré sú odporúčané pre tých študentov, ktorí uvažujú o účasti v ONMiST projektoch. Všetky tieto predmety sú zabezpečované Katedrou mikroelektroniky. Integrované obvody a využitie (Prednášajúci: L. Hulényi, M. Žiška ) 1. Úvod do techniky integrovaných obvodov (IO). Klasifikácia IO, spoľahlivosť. 2. Základné typy analógových IO(operačné zosil.,zdroje,časovače,integr.generátory). 3. Analógové IO pre meracie prístroje (voltmetre, merače frekvencie-čitače). 4. Špeciálne analógové IO (filtre, analógové spínače, čísl. potenciometre, audio IO). 5. Základné typy číslicových IO (stavebnice TTL, ECL, IIL, NMOS, CMOS). 6. VLSI číslicové obvody (pamäte, procesory, podporné obvody). 7. Hybridné integrované obvody a systémy. 8. Mikrovlnné integrované obvody. 9. Štruktúry a technológie elektronických systémov. 10. Metodológia návrhu (návrh elektronických systémov). 11. Návrhové systémy, prostriedky. Testovateľnosť. 12. Mikrosystémy, multičipové moduly. 13. Perspektívy rozvoja integrovaných obvodov a integrovaných systémov. Elektronické prvky (Prednášajúci: O. Csabay, M. Žiška ) 1. Rozdelenie elektronických prvkov. Typy polovodičov, význam dotovania, termíny. 2. Techniky a technológie výroby PN priechodov, difúzia, epitaxia, ión. implantácia. 3. Základy planárnej techniky. Výroba bipolárneho a unipolárneho tranzistora. 4. Kvalitatívny model PN priechodu. Typy priechodov, oblasť priestorového náboja. 5. Polarizovaný PN priechod. Ideálny a reálny PN priechod. 6. Polovodičové diódy. Usmerňovacia dióda, obvodová analýza. Modely diód. 7. Spínacia dióda, kapacitná dióda, stabilizačná dióda. Stabilizátor napätia. 8. Schottkyho dióda, tunelová dióda, fotodióda, LED dióda. 9. Bipolárny tranzistor, princíp činnosti, režimy činnosti, obvodové zapojenia. 10. Voltampérové charakteristiky bipolárneho tranzistora. Unipolárny tranzistor. 11. Konštrukcie a vlastnosti tranzistorov MOSFET, JFET, MESFET. MOS štruktúra. 12. Spínacie výkonové prvky. Tyristor,diak,triak - vlastnosti, charakteristiky. 13. Prvky v integrovaných obvodoch - odpory, kondenzátory, diódy, tranzistory.

2 Elektronické systémy (Prednášajúci: L. Hulényi, R. Redhammer ) 1. Úvod do elektronických systémov, pasívne súčiastky a systémy. 2. Základné pojmy z fyziky polovodičov, pn-prechod, Schottkyho kontakt, diódy. 3. Zapojenia s diódami, usmerňovače, stabilizátory. 4. Bipolárny tranzistor (BT), konštr., princíp, základné vlastnosti, charakteristiky. 5. Dynamické parametre bipolárnych tranzistorov, modely BT. 6. Unipolárny tranzistor (UT), konštr., princíp, základné vlastnosti, charakteristiky. 7. Tranzistorový zosilňovací stupeň, zákl. zapojenie, stabilizácia prac. bodu. 8. Ďalšie zákl. zapojenia s tranzistormi, zapojenie SE, SB, SC, diferenciálny zos. 9. Operačné zosilňovače, vlastnosti, základné zapojenia. 10. Číslicové el. systémy, požiadavky na obv. štruktúry, TTL, ECL, NMOS, CMOS. 11. Výkonové el. systémy, tyristory, výpočet stratovej energie a výkonu. 12. Špeciálne súčiastky pre senzorické a optoelektronické systémy. 13. Moderná realizácia el. systémov, povrchová montáž, integrácia, návrh. Impulzové obvody (Prednášajúci: M. Hruškovič, F. Mika ) 1. Signály v impulzovej technike, kompenzovaný delič napätia. 2. Lineárne tvarovacie obvody, pasívny a aktívny derivačný obvod. 3. Lineárne tvarovacie obvody, pasívny a aktívny integračný obvod. 4. Impulzový transformátor, náhradná schéma, vlastnosti. 5. Nelineárne tvarovacie obvody, obmedzovač, komparátor. 6. Elektronické spínacie prvky a obvody, spínacie časy. 7. Tranzistorový spínač s ohmickou, kapacitnou a induktívnou záťažou, ochrany. 8. Generátory impulzových signálov, astabilný a monostabilný preklápací obvod. 9. Generátory impulzových signálov, bistabilný a Schmittov preklápací obvod. 10. Tvarovacie obvody pílovitého a trojuholníkového napätia a prúdu. 11. Číslicové obvody, vnútorná štruktúra hradiel, statické charakteristiky. 12. Radenie číslicových obvodov, logický zisk, dynamické parametre obvodov. 13. Tvarovacie a preklápacie obvody s číslicovými obvodmi. Technologický CAD (Prednášajúci: D. Donoval) 1. Úvod. Rozdelenie technologických procesov prípravy EP a IO. Požiadavky. 2. Hromadné technologické procesy -ich modelovanie a simulácia. 3. Kusové technologické operácie. Technológie hybridných IO. 4. Fyzikálne a technologické obmedzenia miniaturizácie EP a IO. 5. Testovacie štruktúry, medzioperačná kontrola. Odchýlky, návrhové pravidlá. 6. Rozdiely v technológii EP a IO. Metódy vzájomnej izolácie a prepojenia na čipe. 7. Technológie bipolárnych EP a IO. TTL, STTL, ECL, IIL. 8. Technológie unipolárnych EP a IO. PMOS, NMOS, HMOS. 9. Technológie unipolárnych EP a IO. CMOS. 10. Špeciálne technológie IO na Si. DMOS, VMOS, CCD, SOI, BiCMOS.

3 11. Technológie IO na GaAs. SDFL, DCFL, HEMT, HBT. 12. Technológie mikrosystémov. Integrácia senzorov a výkonových prvkov do IO. 13. Trendy rozvoja technológií EP a IO. Nové materiály a riešenia. Polovodičové štruktúry (Prednášujúci: O. Csabay ) 1. Kremíkové technológie pre diskrétne a integrované štruktúry. 2. Základné GaAs technológie. 3. Kvantitatívna analýza priechodu P-N. 4. Model ideálnej a reálnej štruktúry MOS. 5. Kvantitatívna analýza IG FET-ov. 6. Krátkokanálové efekty. 7. Kontakt kov-polovodič (ohmický, Schottkyho). 8. Kvantitatívna analýza MESFET-u. GaAs MESFET verzus Si MOSFET. 9. Analýza JFET-u. 10. Bipolárny tarnzistor a jeho analýza. 11. Modifikácie bipolárnych tranzistorov. 12. Šum v polovodičových štruktúrach, teplotné efekty. 13. Radiačná odolnosť polovodičových štruktúr. Počítačová analýza obvodov (Prednášajúci: M. Tomáška, A. Šatka) 1. Základy a rozdelenie simulátorov pre analýzu elektronických obvodov. 2. Analýzy v jednosmernej, frekvenčnej a časovej oblasti. Nezávislé zdroje. 3. Viacnásobné analýzy, výstupy analýz. Riadené zdroje. 4. Opisné modelovanie, funkčné bloky, podobvody, príklady. 5. Linearizované modely. Vyšetrovanie zisku otvorenej slučky spätnej väzby. 6. Modelovanie el. prvkov, príkazy a použitie. Modely pasívnych prvkov. 7. Modelovane vlastností PN priechodu, modely polovodičovej diódy. 8. Použitie modelov diódy. Modelovanie bipolárneho tranzistora (BT). 9. Ebers-Mollov, Gummel-Poonov model BT, určenie základných parametrov. 10. Modely tranzistorov riadených poľom, J-FET, MOSFET. 11. Určenie zákl. parametrov modelov J-FET, MOSFET. 12. Operačné zosilňovače. 13. Optimalizácia, metódy a použitie. Nastavenie a riadiace príkazy simulátorov. Základy návrhu integrovaných obvodov (Prednášajúci: D. Ďuračková) 1. Úvod do metodológie návrhu IO. Návrhové pravidlá. 2. Techniky návrhu layout-u. CMOS invertor. 3. Návrh jednoduchých logických hradiel (OR, NOR). 4. Parazitické bipolárne štruktúry v CMOS technológii. Latchup. 5. Bipolárny tranzistor ako spínač. TTL, ECL, I2C, BiCMOS technika. 6. ASIC a programovateľné technológie. štandardné bunky. Hradlové polia. 7. Základné stavebné bloky v IO, prúdové a napäťové zdroje. 8. Programovateľné IO (PLD) - základné architektúry. 9. Realizácia EPROM. Tranzistor s plávajúcim hradlom. 10. Návrh IO z ohľadom na testovateľnosť. BIST, IDDQ testovanie. 11. Základné kombinačné a sekvenčné MOS/CMOS obvody. 12. Špeciálne ASIC návrhy, neurónové siete na čipe. 13. VLSI trendy v návrhu a technológiách.

4 Integrované obvody (Prednášajúci: D. Ďuračková ) 1. Metodológia návrhu IO, terminológia, návrhové pravidlá. 2. Základné aspekty TTL, ECL, I2C, BiCMOS techniky. 3. Logické hradlá OR, NOR a ich návrh v CMOS technike. 4. Layout CMOS invertora. 5. ASIC a programovateľné technológie, hradlové polia. 6. Analógové stavebné bloky v IO, prúdové a napäťové zdroje. 7. Prúdové konvejory, rozdelenie, vlastnosti, návrh. 8. Metodológia návrhu operačného transkonduktančného zosilňovača OTA. 9. Návrh IO s ohľadom na ich testovateľnosť. 10. Základy implementácie neurónových sietí na čipe. 11. Kremíková cochlea, kremíková retina - bioaplikácie IO. 12. Ďalšie architektúry neurónových sietí pre spracovanie signálov. 13. Nové metódy a trendy v návrhu integrovaných obvodov. CAE elektronických prvkov (Prednášajúci: D. Donoval ) 1. Úvod. Rozdelenie modelov, definovanie pojmov. 2. Fyzikálne modely PN prechodu, odchýlky od ideálnej teórie. 3. Návrh diódových štruktúr so špecifickým koncentračným profilom. 4. Numerická simulácia elektrických vlastností prvkov, modely, metódy riešenia. 5. Návrh a predpovedanie vlastností nových prvkov využitím simulácie. 6. Fyzikálne modely Schottkyho diód, odchýlky od ideálnej teórie. 7. Meranie a určovanie vybraných vlastností polovodičových prvkov. 8. Analýza defektov, interpretácia experimentu pomocou simulácie. 9. Fyzikálne modely a návrh bipolárneho tranzistora, odchýlky od ideálnej teórie. 10. Fyzikálne modely a návrh unipolárnych tranzistora, odchýlky od ideálnej teórie. 11. Fyzikálne modely heteroštruktúr, odchýlky od ideálnej teórie, návrh HEMT, HBT. 12. Modelovanie a simulácia vlastností senzorov a optoelektronických prvkov. 13. Trendy rozvoja elektronických a mikromechanických prvkov. Automatizovaný návrh integrovaných obvodov (Prednášajúci: V. Áč ) 1. Úvod do problematiky návrhu IO. Fyzikálne a technologické obmedzenia IO. 2. Technické a programové prostriedky pre návrh IO. Knižničné systémy. 3. Návrhové systémy. VHDL. Kremíkový kompilátor. Expertné systémy. 4. Návrh topológií IO. Návrhové pravidlá, škálovanie, optimalizačné metódy. 5. Metódy návrhu topológie IO (symbolické metódy, štandardné bunky, FB). 6. Metódy návrhu hradlových polí. More hradiel. 7. Univerzálne programovateľné obvodové systémy (princípy konštrukcie). 8. Návrh čipu. Usporiadanie čipu. Limity a optimalizačné kritériá. 9. Návrh s ohľadom na diagnostikovateľnosť čipu IO. BIST, BS. 10. Parazitné efekty v CMOS, NMOS a BiCMOS štruktúrach a ich eliminácia. 11. Statická logika CMOS, NMOS a BiCMOS - konštrukčné princípy. 12. Dynamická logika CMOS a NMOS - konštrukčné princípy. 13. Zmiešané logické a analógové IP, kompenzácia nestability, autokalibrácia.

5 Elektronické meracie prístroje a systémy (Prednášajúci: J. Parízek) 1. Napájacie zdroje elektronických prístrojov. 2. Obvody pre spracovanie analógových signálov. 3. Obvody pre vzáj. prevod analógových a číslicových signálov. 4. Generátory. 5. Merače napätia a prúdu. 6. Merače malých napätí a prúdov. 7. Meranie frekvencie a času. 8. Osciloskopy. 9. Spektrálne analyzátory, logické nalyzátory. 10. Merače parametrov elektronických súčiastok. 11. Šumy. 12. Využitie mikroprocesorov v meracích prístrojoch I. 13. Využitie mikroprocesorov v meracích prístrojoch II. Diagnostika integrovaných obvodov a systémov (Prednášajúci: V. Stopjaková ) 1. Vplyv diagnostiky IO na výťažnosť a kvalitu technologického procesu. 2. Základné fyzikálne defekty. Druhy porúch a ich modelovanie. Pokrytie porúch. 3. Metódy analýzy porúch. Funkčný, parametrický a štrukturálny test. 4. Intenzita porúch, MTBF, MTTR, časová závislosť intenzity porúch. 5. Testovací vektor, testovacia postupnosť. Metódy generovania testov. 6. Diagnostika sekvenčných logických obvodových systémov. Testovateľnosť IO. 7. Návrh obvodov vzhľadom na ich testovateľnosť. Heuristické postupy pri NVT. 8. SCAN prístupy k NVT. Vstavané samočinne testované obvody (BIST, BILBO). 9. Statický, funkčný a parametrický test, zahorovanie a test spoľahlivosti. 10. Metódy testovania pravidelných obvodových štruktúr (polovodičových pamätí). 11. Testovanie CMOS obvodov IDDQ a IDDT metódami. Termálne testovanie. 12. Testovanie analógových a zmiešaných analógovo-číslicových obvodov. 13. Princípy konštrukcie univerzálnych testovacích zariadení. Návrh analógových integrovaných obvodov (Prednášajúci: D. Ďuračková) 1. Model MOSFET-u pre veľký a malý signál. 2. Tranzistor ako spínač. Nelineárny rezistor. 3. Základné stavebné bloky analógových IO, napäťový delič. 4. Spotreba plochy čipu pri návrhu obvodu. Spôsob jej minimalizácie. 5. NMOS/CMOS invertujúci zosilňovač. Emitorový sledovač. 6. Prúdové a napäťové zdroje, plávajúci prúdový zdroj. Prúdové zrkadlá. 7. Architektúra zosilňovačov, prenosové funkcie, transkonduktancia. 8. Diferenčné zosilňovače. 9. Prúdové konvejory, rozdelenie, vlastnosti, návrh. 10. Metodológia návrhu operačného transkonduktačného zosilňovača (OTA). 11. Komparátory s vysokým ziskom, automatické nulovanie. 12. Prevodníky, spracovanie analógového signálu. 13. Analógové neurónové siete a systémy.