چکیده آموزش
درس طراحی مدارهای مجتمع پرتراکم پیشرفته، یکی از دروس رشته مهندسی کامپیوتر گرایش معماری سیستم های کامپیوتری است. برای یادگیری این درس توصیه می شود ابتدا درس الکترونیک دیجیتال مقطع کارشناسی که به عنوان پیش نیاز این درس مطرح است مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد.
اگر به سیر تاریخی پیشرفت فناوری ساخت مدارات مجتمع نگاهی بیندازیم، شاهد کاهش ابعاد و اندازه ها در فناوری ساخت تراشه ها و به تبع آن پیچیدگی مدارات خواهیم بود. اگر زمانی یک تراشه با ابعاد کوچک قابلیت های پردازشی چشم گیری نداشت، امروزه یک تراشه جدید با همان ابعاد، توانایی پردازشی به مراتب بالاتری نسبت به نسل های قبلی خود دارد. اولین ترانزیستور در سال ۱۹۴۷ و اولین مدار مجتمع با استفاده از دو ترانزیستور در سال ۱۹۵۸ ساخته شد.
در این آموزش ابتدا به سیر تاریخی فناوری ساخت مدارهای مجتمع پرتراکم پیشرفته پرداخته می شود، سپس به پروسه ساخت ادوات نیمه هادی و انواع فناوری های ساخت مدارات مجتمع پرتراکم از قبیل: CMOS، ترانزیستورهای سه حالته، گیت های انتقال، مدارات شبه NMOS، منطق پویا و همچنین قواعد طراحی چینش، نمودار میله ای و… اشاره می شود. در ادامه، تحلیل و بهینه سازی تاخیر و توان مصرفی مورد بررسی قرار می گیرند. در انتها نیز مباحث اتصالات، زیرسیستم های VLSI و اجزای آرایه ای سیستم مجتمع، سبک ها و ابزارهای طراحی خودکار بحث می شوند. در حین آموزش در جاهایی که مورد نیاز است از مثال ها برای آشنایی و فهم بهتر مباحث استفاده می کنیم.
فهرست سرفصل ها و رئوس مطالب مطرح شده در این مجموعه آموزشی، در ادامه آمده است:
- درس یکم: مقدمه ای بر مدارهای مجتمع پرتراکم پیشرفته
- جهت تحول تاریخی فناوری و مسیر آینده
- روند طراحی VLSI
- طراحی چینش مدار مجتمع
- روند ساخت مدار مجتمع
- مراحل تست مدارهای مجتمع
- درس دوم: تئوری ترانزیستورهای MOS
- ترانزیستورهای MOS
- تابع مشخصه این ترانزیستورها در شرایط مختلف
- روش های مدل سازی و شبیه سازی ترانزیستورهای MOS و نواحی کاری ترانزیستورهای MOS
- درس سوم: طراحی چینش و مراحل ساخت ترانزیستور
- طراحی چینش و قواعد ساخت
- سبک های طراحی چینش
- ابزارهای طراحی خودکار تولید چینش
- پروسه ساخت مدارهای مجتمع
- درس چهارم: تحلیل و بهینه سازی تاخیر
- تاخیر خطی
- تاخیر RC
- تلاش منطقی
- مدل های تحلیل زمانی ایستا
- بهینه سازی تاخیر مدار مجتمع
- تغییرپذیری پارامترهای فرایند ساخت
- تحلیل زمانی ایستای آماری
- تحلیل گوشه های فرایند
- درس پنجم: تحلیل و بهینه سازی توان مصرفی
- توان مصرفی ایستا
- توان مصرفی پویا
- توان مصرفی نشتی
- بهینه سازی انرژی – تاخیر
- معماری های VLSI با توان مصرفی کم
- طراحی زیر آستانه
- روش های بسیار کم مصرف
- درس ششم: اتصالات
- مدل سازی اتصالات
- نویز هم شنوایی
- طراحی با در نظر گرفتن اتصالات
- مهندسی اتصالات و بررسی اتصالات مدرن
- اتصالات RF
- اتصالات نوری
- اتصالات کربنی
- نانو وایرها
- درس هفتم: طراحی زیرسیستم های VLSI
- مدارهای حسابی
- مقایسه کننده ها
- شمارنده ها
- کدکننده ها
- مبدل های سطح ولتاژ
- مبدل های سطح
- تولید ولتاژ مرجع
- تنظیم کننده ولتاژ و فرکانس
- درس هشتم: اجزای آرایه ای سیستم مجتمع
- حافظه ها
- واحدهای برنامه پذیر
- ورودی – خروجی
- درس نهم: سبک ها و ابزارهای طراحی خودکار
- گزینه های مختلف در طراحی سیستم های فشرده
- روش شناسی و ابزار
- اقتصاد طراحی تراشه
مفید برای رشته های
- مهندسی کامپیوتر – معماری سیستم های کامپیوتری