Mikroelektronikai tervezés

- Digitális áramkörök megvalósítási lehetőségei (full-custom, semi-custom, PLA, CPLD, FPGA…). Különböző hardver eszközök megvalósítási alternatívái.

- Közös előre tervezés és gyártás, full-custom-tól az FPGA-ig. Az ASIC tervező feladatai.

- Hardver-szoftver co-design

- Design flow, production flow.

- Szinkron és aszinkron digitális áramkörök, Low Power design általános kérdései.

- A VC (Virtual Component) és az IP (Intellectual Property) alapú tervezés

- Statikus és dinamikus CMOS és BiCMOS áramköri megvalósítások.

- Áramkörszimuláció, modellek, modellparaméterek.

- Logikai szimuláció, modellek, paraméterek meghatározása áramköri szimulációból. Funkcionális és strukturális teszt.

- Hibamodellek, strukturális tesztgenerálás, hibaszimuláció. Digitális teszt-automaták. Tesztelhetőre tervezés. Scan-Path.

- Tervező rendszerek (Mentor, Cadence, …), top-down és bottom-up tervezési stílus.

- Integrált áramkörök gyártásához szükséges maszkok és technológiák. Layout tervezési szabályok.

- Cella elhelyezési és huzalozási módszerek.

- Tervezés HDL-lel. A szintézis lépései. Verilog utasítások, hatásuk a szintézisre. Szintézis és időzítés. Timing analysis, wire-load modell, előzetes elhelyezés.

- Mikroprocesszorok, mikrokontrollerek és jelfeldolgozó processzorok felépítése és működése. Neumann- és Harvard-struktúrájú processzorok. Statikus és dinamikus memóriák.

- FPGA eszközök technológiafüggő tervezési lépései (formátumkonverterek, logikai particionáló, leképező, elhelyező és huzalozó modulok)

- GPP, FPGA, SoC, SiP, Mikrokontroller eszközök felépítése, működése, fogyasztása, költségek

- Program és adatmemória, I/O műveletek, megszakítás, DMA kezelés, beviteli eszközök illetve kijelzők illesztése, működtetése

- Szimuláció, tesztelés, bemérés, gazdaságosság

Tantermi gyakorlatok:

- Komplett ASIC specifikáció megtervezésének bemutatása esettanulmány formában. Ki kell emelni a tervező, mint közvetítő szakember szerepét a megrendelő és a gyártó között.

- Digitális rendszertervezés esettanulmány. Például: mosógép vezérlő ASIC Verilog leírása top-down módszerrel, hierarchikusan. Először a fő működési fázisok leírása (és szimulációja), majd ezek kitöltése a részletekkel.

- Tesztelhetőre tervezés. Ad-hoc módszerek bemutatása konkrét áramkörökön. Egy közepes bonyolultságú ASIC kiegészítése Scan-Path áramkörrel, szimulációs bemutatóval.

- Programozható eszközök felhasználása áramkörök realizálására.

- Az áramköri szintézis utáni alternatívák bemutatása (ASIC vs. FPGA)

- Közepes bonyolultságú ASIC Verilog leírás szintetizálása kivetítős demonstrációval

- Floorplanning bemutatása, kivetítős demonstrációval, komplett chip layoutig.