Tantárgy » BMEVIEEMA02
Mikroelektronikai rendszerek tervezése
Design of Microelectronics System
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
Mikroelektronikai rendszerek tervezése
Design of Microelectronics System
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIEEMA02 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | vizsga | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 4 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
DR. Bognár György
beosztás: egyetemi docens
elérhetőség:
bognar.gyorgy@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
Elektronikus Eszközök Tanszéke
|
||||||||||||
| Kar | Villamosmérnöki és Informatikai Kar | ||||||||||||
| Tantárgy weboldala | — | ||||||||||||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | — | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
Tantárgyprogram
1. Bevezetés, vegyes-jelű (mixed-signal), nagy integráltsági fokú rendszerek fejlődési trendjei, ITRS roadmap, nagybonyolultságú integrált áramköri rendszerek, Smart Systems eszközök
2. System-on-chip VLSI rendszerek felépítése, tervezésük módszertana, az alkalmazott tervezési lépéssor (design-flow) részletes bemutatása.
3. 3D IC technológia, stacked die struktúrák, System-on-Chip, Sytem-in-Package, System-on-Package fogalma. 3D IC integráció tervezési szempontjai és technológiája
4. A méretcsökkentés fizikai és technológiai korlátjai. Új technológiai megoldások (gate engineering, high K, low K, strained silicon, multi Vt technique, electromigration, tri-gate & FinFET transistors) a tervező szemszögéből.
5. Fogyasztáscsökkentés, low-power rendszerek tervezési kérdései, jellegzetes megvalósítási lehetőségek. Nagyfrekvenciás (RF) integrált áramkörök felépítésének speciális vonásai. Az RF tervezés kérdései, modellezési problémák. Induktivitás megvalósítása félvezetőn. Egy jellegzetes nagy integráltsági fokú áramkör analízise a hírközlés területéről: transceiver áramkörök és frekvenciaosztó áramkörök architektúrája, tervezési megfontolások. Nagyfrekvenciás integrált áramkörök tokozási kérdései.
6. A telekommunikációban illetve szenzorkiolvasó és jelfeldolgozó VLSI áramkörökben alkalmazott tipikus analóg áramköri blokkok (erősítők, A/D, D/A átalakítók)
7. A méretcsökkentés fizikai és technológiai korlátjai. Új technológiai megoldások (gate engineering, high K, low K, strained silicon, multi Vt technique, electromigration, tri-gate & FinFET transistors) a tervező szemszögéből.
8. Analóg layout kialakítási szabályok és analóg/mixed-signal áramkörök layout tervezésének módszertana és gyakorlata.
9. Fizikai hatások figyelembe vétele (pl. termikus, nagyfrekvenciás hatások). Termikus szempontok a layout kialakításban. Elektrotermikus szimulációs eszközök. Logi-therm és cell-therm szimulációs eszközök összehasonlítása, működési elvük, esettanulmány.
10. Egy modern IC tervező rendszer elemeinek bemutatása egy adott technológia szerinti tervezési folyamata mentén. A Process Design Kit (PDK) fogalma.
11. Tipikus analóg áramkörök: (differenciál pár, áramtükör, OTA, opamp), áramköri részleteik analízise.
12. Klasszikus IC tervező process design kit-ek kiterjesztése MEMS-ek tervezésére. A MEMS tervezéshez szükséges egyéb CAD/CAM eszközök. MEMS tervezési stratégiák ismertetése. Alkalmazás specifikus tervezési módszertanok bemutatása különböző példákon keresztül.
13. Csatolt fizikai modellezés kérdései, multidomén helyettesítő képek analízise ((pl. egymással analóg rendszerek áramköri modelljei, reduced order modelling és ennek kapcsolata a rendszerszintű viselkedési leírással, multifizikai szimulációk), energiaátalakítási folyamatok vizsgálata.
14. MEMS-ek számítógépes modellezése és szimulációja: véges elemes analízis, redukált bonyolultságú modellek / hálózati modellek alkalmazása. Szimulációs programok áttekintése. MEMS tervező és szimulációs programok bemutatása.
Gyakorlatok tematikája:
1. Ismerkedés a nyílt integrál áramkör tervező rendszerrel; design Flow bemutatása egy konkrét példán keresztül. Specifikációk tisztázása.
2. Egy kiválasztott áramkor kapcsolási rajzának elkészítése és szimulációk (dc, tranziens, ac, stb.) futtatása
3. Az áramkör működésének különböző technológiai szórásokra es hőmérséklet tartományokra történő szimulációja, a terv módosítása
4. Egyszerű áramkörök fizikai tervének (layout) elkészítése. Gyárthatósági ellenőrzések futtatása, parazitaelemek extrakciója és post-layout szimulációk futtatása.
5. MEMS Eszközök tervezésének lépései. Egy kiválasztott MEMS eszköz fizikai tervének elkészítése.
6. MEMS eszköz működésének szimulációja FEM eszköz segítségével
7. System on Chip eszközök együttes tervezési, méretezési és szimulációs eszközei, lehetőségei, módszerei
A digitális IC tervezéssel kapcsolatban, a korábban megszerzett ismereteket kibővítve, a tárgy hangsúlyt fektet az analóg és vegyesjelű áramkörök, valamint az integrált mikro elektro-mechanikai rendszerek (MEMS-ek) tervezésében alkalmazott speciális módszerek és eszközök ismertetésére. A tantárgy célkitűzése, hogy megismertesse a hallgatókkal a modern integrált áramkörök és mikro-elektro-mechanikai (MEMS) rendszerek alkotta System-on-Chip (SoC), illetve System-in-Package (SiP) rendszerekben alkalmazott áramköri megoldások tervezésének módszereit, a tervezéshez szükséges elektronikai/mikroelektronikai számítógéppel segített tervező (CAD) rendszereket, azok fő komponenseit, a tervezés, megvalósítás és verifikáció lépéseit. A fő funkció megvalósítási kérdésein túl tárgyalja a másodlagos effektusok (pl.. a termikus hatások) figyelembe vételét, a tesztelhetőségre, megbízhatóságra és gyárthatóságra tervezés során figyelembe veendő szempontokat is és ismerteti a mikroelektronikai rendszerek tervezésével kapcsolatos legújabb trendeket.
Tanulmányi eredmények
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Képességek
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Attitűd
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Autonómia és felelősség
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Oktatási módszertan
előadás és számítógéplaborban végzett gyakorlat
Tanulástámogató anyagok
Online források
- ; Mojzes; Imre (sz.), ”Mikroelektronika és technológia”, Műegyetemi Könyvkiadó, Budapest,; 2006; Dr. Bognár György, ”Szemelvények VLSI áramkörök; tématerületén”, Elektronikus jegyzet, 2011; Wai-Kai; Chen , ”The VLSI handbook”, CRC Press LLC, 2000. ISBN 0-8493-8593-8; Mohamed; Gad-el-Hak, ”MEMS Design and Fabrication”, CRC Press LLC, 2006. ISBN; 0-8493-9138-5; Stephen D.; Senturia, „Microsystem design” Kluwer Academic Publishers. 2002. ISBN; 0-7923-7246-8; Folyóiratok:; o ; IEEE Solid; State Technology, IEEE VLSI Circuits (http://ieeexplore.ieee.org); European; Semiconductors
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
Elektronika
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Elektronika
Általános szabályok
Követelmények:
A félév során 1 db nagy ZH-t (összegző számonkérés) íratunk a szorgalmi időszakban, a 8. héten; az aláírás megszerzéséhez ennek legalább elégséges szintű teljesítése és a gyakorlatokon való sikeres részvétel (max. 1 hiányzás) szükséges.
A vizsgaidőszakban: vizsga
A tárgyból elővizsgát tartunk a félévközi zárthelyin megfelelően magas pontszámot elérteknek.
Vizsgaidőszakban írásbeli vizsgát tartunk, szóbeli javítási lehetőséggel.
Pótlási lehetőségek:
A ZH (összegző számonkérés) a szorgalmi időszakban egyszer pótolható és egy gyakorlat pótlására adunk lehetőséget. További pótlási lehetőség (pl. pót-pót ZH) főszabály szerint nincs.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya
Nincs megadva részarány.
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Vizsgarészek részaránya
Nincs megadva részarány.
Érdemjegy megállapítása
Nincs megadva érdemjegy határ.
Jelenléti és részvételi követelmények
Nincs megadva jelenléti követelmény.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
Nincs megadva.
Rövid leírás
Nincs megadva.
Részletes leírás
Nincs megadva.
Ajánlott tantárgyak
-
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Nincs megadva munkaidő bontás.
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.