Το μάθημα «Σχεδίαση VLSI» έχει ενταχθεί στο τρίτο επίπεδο μαθημάτων. 

Στόχοι μαθήματος: είναι η απόκτηση γενικών και ειδικών γνώσεων για τη σχεδίαση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Θα αναλυθούν τόσο η φυσική πλευρά:  με τεχνικά χαρακτηριστικά της τεχνολογίας CMOS, τη διαδικασία κατασκευής τρανζίστορ, τη σχεδίαση και λειτουργία αντιστροφέων (ως παράδειγμα), όσο και η σχεδιαστική πλευρά CMOS κυκλωμάτων: σε σχηματικό και layout επίπεδο με τους αντίστοιχους κανόνες και μεθοδολογίες σχεδίασης. Το μάθημα προσφέρει στους αρχάριους μια πρώτη γεύση σχεδίασης ICs ενώ ταυτόχρονα εμπλουτίζει με βαθύτερες γνώσεις  τους ήδη μυημένους στον χώρο.   

Διδακτικές ενότητες: Οι διδακτικές ενότητες του μαθήματος φαίνονται στον ακόλουθο πίνακα: 

     Ενότητα 1

      Εισαγωγή στη σχεδίαση CMOS ολοκληρωμένων κυκλωμάτων 

     Ενότητα 2

      Διαδικασία κατασκευής των MOSFETs 

  • Κανόνες σχεδίασης, layout

  • Διαδικασία κατασκευής

     Ενότητα 3

      Σχεδίαση MOS τρανζίστορ (Α)

     Ενότητα 4

      Σχεδίαση MOS τρανζίστορ (B)

     Ενότητα 5

      MOS Inverters Στατικά χαρακτηριστικά (Α)

     Ενότητα 6

      MOS Inverters Στατικά χαρακτηριστικά (B)

     Ενότητα 7

      MOS Inverters Δυναμικά χαρακτηριστικά

  • Χρονική καθυστέρηση πυλών, παρασιτικές χωρητικότητες, κατανάλωση ισχύος, χαρακτηριστικές συναρτήσεις

  • Ring oscillator

     Ενότητα 8

      Συνδυαστικά MOS λογικά κυκλώματα

  • CMOS Logic Circuits

  • Complex Logical Circuits

  • Pass gate

     Ενότητα 9

      Μεθοδολογίες σχεδίασης CMOS

  • Στρατηγικές σχεδίασης, Δυνατότητες σχεδίασης ολοκληρωμένων CMOS

  • Μέθοδοι σχεδίασης, εργαλεία layout, οικονομική πλευρά σχεδίασης

     Ενότητα 10

      Δομές απομονώσεως σε ολοκληρωμένα κυκλώματα

  • Διεργασίες LOCOS, χρήση ορυγμάτων, SOI

 

      Δομές επαφών και διασυνδέσεων

  • Επαφές μετάλλου-Si, τεχνολογία μεταλλικών διασυνδέσεων και ενδιάμεσων μονωτικών πολλών επιπέδων, διασυνδέσεις χαλκού

 

      Διηλεκτρικά πύλης

  • Φυσικές-χημικές ιδιότητες SiO2 και Si-SiO2, λεπτά οξείδια πύλης, διηλεκτρικά υψηλής επιδεκτικότητας 

 

     Ενότητα 11

      Λιθογραφία δισκίων πυριτίου

  • Πηγές φωτός, συστήματα έκθεσης δισκιδίων, Photoresists, κατασκευή μασκών λιθογραφίας

  • Μέθοδοι κατασκευής και εξοπλισμός

  • Μοντέλα και προσομοίωση λιθογραφίας

     Ενότητα 12

       Εγχάραξη δισκίων 

  • Διαδικασία εγχάραξης, wet και plasma etching

  • Μοντέλα και προσομοίωση

Προαπαιτούμενες γνώσεις: Σχεδίαση VLSI, Φυσική, Ηλεκτρονική Φυσική, Ηλεκτρονική, Μικροηλεκτρονική, Ψηφιακά αναλογικά κυκλώματα.

 

Επιθυμητές γνώσεις: Σχεδιαστικό περιβάλλον Cadence, Σχεδιαστικό περιβάλλον  OrCAD, Τεχνική Ορολογία Μικροηλεκτρονικής, Αγγλικά.

 

Βιβλιογραφία:

  1. James D. Plummer, Michaeel D. Deal, Peter B. Griffin, Silicon VLSI Technology Fundamentals, Practice and Modeling, Prentice Hall Upper Saddle River, NJ 07458. 

  2. Sung-Mo Kang, Yusuf Leblebici, CMOS Digital Integrated Circuits Analysis and Design 2η edition, WCB McGraw-Hill.

  3. Jan M. Rabaey, Ananths Chandrakasan, Borivoje Nikolic, Digital Integrated Circuits A design perspective 2η edition.

  4. N.H. Weste, K. Eshraghian, ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ CMOS VLSI, Μετάφραση-Επιμέλεια Κ. Πεκμεστζή, Δ.Σουντρής, Κ. Γκούτης, Εκδόσεις  ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ. 

  5. Δρ.Β.ΚΩΤΣΟΣ, ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ-VLSI, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΤΖΙΟΛΑ.

  6. Δρ. Θ. Γκανέτσος, ΤΕΧΝΙΚΟ ΣΧΕΔΙΟ – ORCAD, ΣΜΑΕΚ 2001.