Σχεδιασμός Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων

Tίτλος του μαθήματος

Σχεδιασμός Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων

Κωδικός αριθμός μαθήματος

ELC 102

Τύπος του μαθήματος

Υποχρεωτικό

Επίπεδο του μαθήματος

Μεταπτυχιακό

Έτος σπουδών

1^ο

Εξάμηνο

1^ο (Χειμερινό)

Πιστωτικές μονάδες ECTS

6

Όνομα του διδάσκοντος/των διδασκόντων

Βασίλης Παλιουράς,
Γεώργιος Θεοδωρίδης

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος

Οι βασικοί στόχοι του μαθήματος είναι:

Η κατανόηση σε βάθος της θεωρίας που αφορούν τη CMOS τεχνολογία, το σχεδιασμό και την κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων

Η εκτίμηση της καθυστέρησης ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος και η σχεδίαση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας

Ο σχεδιασμός ολοκληρωμένων κυκλωμάτων χαμηλής κατανάλωσης ισχύος

Η σχεδίαση βασικών συνδυαστικών και ακολουθιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων

Η απόκτηση σχεδιαστικής εμπειρίας μέσω της εργαστηριακής εκπαίδευσης στα παραπάνω θέματα

Δεξιότητες

Μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής:

Θα έχει αποκτήσει εκτενές θεωρητικό υπόβαθρο στα κύρια θέματα (ταχύτητα, κατανάλωση ισχύος, επιφάνεια ολοκλήρωσης, αξιοπιστία) που αφορούν στο σχεδιασμό ολοκληρωμένων κυκλωμάτων

Θα είναι σε θέση να εφαρμόζει σχεδιαστικές τεχνικές αντιμετώπισης των παραπάνω προβλημάτων

Θα γνωρίζει σε βάθος τις διαφορετικές οικογένειες και σχεδιαστικές τεχνικές των συνδυαστικών και ακολουθιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.

Θα έχει αποκτήσει σχεδιαστική εμπειρία στα παραπάνω θέματα μέσω των εργαστηριακών ασκήσεων όπως επίσης και στο σχεδιασμό με CAD εργαλεία σχεδιασμού

Προαπαιτήσεις

Βασική γνώση ηλεκτρονικής και σχεδίασης ψηφιακών κυκλωμάτων

Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος

Τεχνολογία CMOS: Τεχνολογίες ημιαγωγών πυριτίου και CMOS τρανζίστορ, Κανόνες φυσικού σχεδιασμού, Θετικές επιπτώσεις της τεχνολογίας CMOS, Θέματα σχεδιασμού με υπολογιστή, Κατασκευαστικά θέματα.

Χαρακτηρισμός Κυκλωμάτων και Εκτίμηση Απόδοσης: Εκτίμηση καθυστέρησης, Logical effort και κλιμάκωση μεγεθών MOS τρανζίστορ, Διασυνδέσεις, Περιθώρια σχεδίασης, Κατανάλωση ισχύος, Βαθμονόμηση MOS τρανζίστορ, Σχεδιαστικές ανοχές, Αξιοπιστία, και Επιπτώσεις νανοκλίμακας.

Σχεδίαση Συνδυαστικής Λογικής: Οικογένειες κυκλωμάτων, Ελλοχεύοντες κίνδυνοι, Ειδικές οικογένειες κυκλωμάτων, Σχεδιασμός για χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, Σύγκριση οικογενειών κυκλωμάτων.

Σχεδίασης Ακολουθιακής Λογικής: Στατικά ακολουθιακά κυκλώματα, Σχεδίαση μανδαλωτών και flip-flops, Δυναμικά ακολουθιακά κυκλώματα, Συγχρονιστές , Διοχέτευση κύματος (wave pipelining).

Τεχνικές Εξομοίωσης Κυκλωμάτων: Μοντέλα στοιχείων και κυκλωμάτων, Χαρακτηρισμός στοιχείων και κυκλωμάτων με εξομοίωση, εξομοιώσεις διασυνδέσεων.

Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη

“Σχεδίαση Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων CMOS VLSI”, N.H. West, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Τέταρτη Έκδοση, 2010.

Ψηφιακά Ολοκληρωμένα Κυκλώματα: Μια σχεδιαστική προσέγγιση», J. Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2006.

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι

Διαλέξεις με λεπτομερή παρουσίαση της θεωρίας, εκτενής επίλυση παραδειγμάτων και ασκήσεων – εργαστηριακές ασκήσεις – χρήση της πλατφόρμας eclass.

Μέθοδοι αξιολόγησης / βαθμολόγησης

Τελική εξέταση & εργαστηριακές ασκήσεις. Ο τελικός βαθμός προκύπτει από την τελική εξέταση και τις εργαστηριακές ασκήσεις.

Γλώσσα διδασκαλίας

Ελληνικά, αλλά είναι δυνατό να γίνει και στα Αγγλικά εφόσον υπάρχει ξενόγλωσσο ακροατήριο.

Tίτλος του μαθήματος	Σχεδιασμός Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων
Κωδικός αριθμός μαθήματος	ELC 102
Τύπος του μαθήματος	Υποχρεωτικό
Επίπεδο του μαθήματος	Μεταπτυχιακό
Έτος σπουδών	1^ο
Εξάμηνο	1^ο (Χειμερινό)
Πιστωτικές μονάδες ECTS	6
Όνομα του διδάσκοντος/των διδασκόντων	Βασίλης Παλιουράς, Γεώργιος Θεοδωρίδης
Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος	Οι βασικοί στόχοι του μαθήματος είναι: Η κατανόηση σε βάθος της θεωρίας που αφορούν τη CMOS τεχνολογία, το σχεδιασμό και την κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων Η εκτίμηση της καθυστέρησης ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος και η σχεδίαση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας Ο σχεδιασμός ολοκληρωμένων κυκλωμάτων χαμηλής κατανάλωσης ισχύος Η σχεδίαση βασικών συνδυαστικών και ακολουθιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων Η απόκτηση σχεδιαστικής εμπειρίας μέσω της εργαστηριακής εκπαίδευσης στα παραπάνω θέματα
Δεξιότητες	Μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής: Θα έχει αποκτήσει εκτενές θεωρητικό υπόβαθρο στα κύρια θέματα (ταχύτητα, κατανάλωση ισχύος, επιφάνεια ολοκλήρωσης, αξιοπιστία) που αφορούν στο σχεδιασμό ολοκληρωμένων κυκλωμάτων Θα είναι σε θέση να εφαρμόζει σχεδιαστικές τεχνικές αντιμετώπισης των παραπάνω προβλημάτων Θα γνωρίζει σε βάθος τις διαφορετικές οικογένειες και σχεδιαστικές τεχνικές των συνδυαστικών και ακολουθιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Θα έχει αποκτήσει σχεδιαστική εμπειρία στα παραπάνω θέματα μέσω των εργαστηριακών ασκήσεων όπως επίσης και στο σχεδιασμό με CAD εργαλεία σχεδιασμού
Προαπαιτήσεις	Βασική γνώση ηλεκτρονικής και σχεδίασης ψηφιακών κυκλωμάτων
Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος	Τεχνολογία CMOS: Τεχνολογίες ημιαγωγών πυριτίου και CMOS τρανζίστορ, Κανόνες φυσικού σχεδιασμού, Θετικές επιπτώσεις της τεχνολογίας CMOS, Θέματα σχεδιασμού με υπολογιστή, Κατασκευαστικά θέματα. Χαρακτηρισμός Κυκλωμάτων και Εκτίμηση Απόδοσης: Εκτίμηση καθυστέρησης, Logical effort και κλιμάκωση μεγεθών MOS τρανζίστορ, Διασυνδέσεις, Περιθώρια σχεδίασης, Κατανάλωση ισχύος, Βαθμονόμηση MOS τρανζίστορ, Σχεδιαστικές ανοχές, Αξιοπιστία, και Επιπτώσεις νανοκλίμακας. Σχεδίαση Συνδυαστικής Λογικής: Οικογένειες κυκλωμάτων, Ελλοχεύοντες κίνδυνοι, Ειδικές οικογένειες κυκλωμάτων, Σχεδιασμός για χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, Σύγκριση οικογενειών κυκλωμάτων. Σχεδίασης Ακολουθιακής Λογικής: Στατικά ακολουθιακά κυκλώματα, Σχεδίαση μανδαλωτών και flip-flops, Δυναμικά ακολουθιακά κυκλώματα, Συγχρονιστές , Διοχέτευση κύματος (wave pipelining). Τεχνικές Εξομοίωσης Κυκλωμάτων: Μοντέλα στοιχείων και κυκλωμάτων, Χαρακτηρισμός στοιχείων και κυκλωμάτων με εξομοίωση, εξομοιώσεις διασυνδέσεων.
Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη	“Σχεδίαση Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων CMOS VLSI”, N.H. West, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Τέταρτη Έκδοση, 2010. Ψηφιακά Ολοκληρωμένα Κυκλώματα: Μια σχεδιαστική προσέγγιση», J. Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2006.
Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι	Διαλέξεις με λεπτομερή παρουσίαση της θεωρίας, εκτενής επίλυση παραδειγμάτων και ασκήσεων – εργαστηριακές ασκήσεις – χρήση της πλατφόρμας eclass.
Μέθοδοι αξιολόγησης / βαθμολόγησης	Τελική εξέταση & εργαστηριακές ασκήσεις. Ο τελικός βαθμός προκύπτει από την τελική εξέταση και τις εργαστηριακές ασκήσεις.
Γλώσσα διδασκαλίας	Ελληνικά, αλλά είναι δυνατό να γίνει και στα Αγγλικά εφόσον υπάρχει ξενόγλωσσο ακροατήριο.