Tecnología de fabricación en VLSI

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1 Tecnología de fabricación en VLSI Clave del curso: EED307-3 (Opcional como curso relacionado con el proyecto de Maestría). INSTRUCTOR: SESION: PERIODO: Dr. Juan Luis del Valle Martes y Viernes, 9:00-11:00 Hrs Unidad Guadalajara 3º. Cuatrimestre. Septiembre-Diciembre GENERACIÓN: La innovación tecnológica podría definirse como la velocidad con que una idea, un sistema o un producto pueden llegar al mercado para satisfacer una necesidad de la sociedad en los términos más ventajosos. La industria de los semiconductores es una organización de industrias relacionadas cuya principal motivación es la innovación tecnológica. Es por esto que esta industria es una de las industrias más importantes en la economía mundial. El desarrollo tecnológico no es una actividad aislada, es parte de una actividad global, de una organización orientada a la innovación tecnológica, en la cual la investigación científica, la ingeniería, el mercadeo y los negocios juegan un papel primordial. El curso revisa en detalle los más importantes procesos de fabricación de circuitos integrados en la tecnología CMOS, en la que los óxidos y los metales juegan un papel de la misma importancia que los materiales semiconductores. Los óxidos junto con los semiconductores definen las regiones activas del dispositivo, sirven como mascaras para la definición de procesos selectivos, aíslan eléctricamente los dispositivos y aíslan diferentes capas de metalización. Los metales aseguran la formación de contactos ohmicos a los dispositivos, la interconexión entre dispositivos y bloques del sistema y juegan el importante papel de medio de comunicación con el mundo exterior. En el curso se describen los principios básicos de los procesos, el equipo y los modelos de los procesos de fotolitografia, la implantación de impurezas, la difusión de impurezas, los procesos de oxidación térmica y a baja temperatura, los procesos de grabado así como los de metalización y nivelado de las superficies. Durante el curso se introducen los programas de T-CAD que permiten la simulación de los procesos así como la simulación de dispositivos en 2 y 3 dimensiones. Tesis de Maestría. Como parte de su grado de Maestría en Ingeniería Eléctrica, se requiere a los estudiantes a preparar una Tesis. Las tesis son diseñadas para medir la habilidad de los estudiantes en el desarrollo de un tópico particular de investigación, analizar sus resultados de su investigación y su habilidad de comunicación escrita y oral. Contenido: 1. Introducción a la Tecnología de VLSI 2. Procesos básicos de manufactura Fotolitografia Difusión térmica de impurezas Implantación iónica de impurezas Oxidación

2 Deposición Grabado 3. Introducción a la simulación de procesos y dispositivos usando herramientas de diseño asistido por computadora, T-CAD ISE. 4. Simulación de dispositivos básicos: Diodos, BJT y CMOS. 5. Proyecto de simulación. Referencias: 6. Silicon VLSI Technology. Fundamentals, Practice and Modeling. J.D. Plummer, M.D. Deal, P:B. Griffin. Prentice Hall, Manuales de ISE. 8. IEEE Transactions on Electron devices. Artículos de interés.

3 Clave del Curso: EED308-3 INSTRUCTOR: Dr. Mariano Aguirre Intel, Tlaquepaque Jal. DISEÑO DIGITAL III SESION: PERIODO: Martes y Jueves, 18:00-20:00 Hrs Unidad Guadalajara 2do. Cuatrimestre. Mayo-Agosto GENERACIÓN: DISEÑO DIGITAL III DESCRIPCIÓN: Este curso se dirige al estudio de los subsistemas que conforman la arquitectura de un sistema digital complejo (µps, DSPs y ASICs) y su interacción con los elementos periféricos. Los temas que se revisan abarcan la descripción de su funcionamiento, la cuantificación de su desempeño y las técnicas de diseño para su optimización. Así mismo, se estudian los conceptos de desarrollo de software para explotar sus características principales. Se estimula el desarrollo de modelos HDL, y la síntesis lógica y física en un flujo de diseño basado en celdas estándar. OBJETIVO GENERAL: Desarrollar los conocimientos y habilidades necesarias para diseñar un sistema digital complejo, tomando como base el análisis y diseño de un sistema de procesamiento digital moderno, desde la especificación de su arquitectura hasta su implementación en un circuito integrado, usando un flujo de diseño con celdas estándar. OBJETIVOS PARTICULARES: - Desarrollar la habilidad de utilizar un enfoque jerárquico para analizar un sistema complejo. - Entender el funcionamiento de los subsistemas que integran un sistema de cómputo. - Comprender las interacciones principales de la interfase hardware/software.

4 - Aprender a determinar las características del desempeño de un sistema de cómputo, y entender las técnicas de diseño que permiten mejorarlo. - Ejercitar las herramientas de diseño asistido por computadora para realizar la síntesis lógica y física de un sistema digital, enfocando su realización en un circuito integrado. TEMARIO: Tema 1. Introducción a la arquitectura de computadoras Conceptos y convenciones Componentes de un sistema de cómputo Interfase Hardware/Software. Tema 2. Cuantificación del desempeño de un sistema de cómputo Métricas de desempeño Comparación de arquitecturas de procesadores modernos. Tema 3. Definición de la arquitectura del conjunto de instrucciones Elementos de una instrucción Tipos de instrucciones Soporte para las instrucciones en el hardware. Tema 4. Aritmética de computadoras Representación de números Operaciones aritméticas y lógicas Diseño de una Unidad Aritmética Lógica Operaciones complejas Operaciones en punto flotante. Tema 5. Ruta de datos y Ruta de control Diseño de la ruta de datos Realización multi-ciclos Diseño de la ruta de control. Tema 6. Optimizando el desempeño del sistema de procesamiento Realización en Pipeline

5 6.2. Problemas en un Pipeline Pipeline superescalar y dinámico 6.4. Diseño del sistema de memoria Memoria virtual. Tema 7. Interconectando dispositivos periféricos Estimando el desempeño de los dispositivos de Entrada/Salida Tipos y características de los dispositivos de Entrada/Salida Buses de interconexión. Tema 8. Sistemas multi-procesadores Programación de multi-procesadores Interconexión de multi-procesadores BIBLIOGRAFIA VHDL Digital Design and Modeling with VHDL and Synthesis K. C. Chang IEEE Computer Society Press The designer's guide to VHDL P. J. Ashenden Morgan Kaufmann Circuit Design with VHDL Volnei A. Pedroni MIT Press VERILOG The Verilog Hardware Description Language D. E. Thomas and P. R. Moorby Kluwer Academic Publishers

6 Advanced Digital Logic Design: Using Verilog, FSM and Synthesis for FPGAs Sunggu Lee Thomson-Engineering Designing Digital Computer Systems with VERILOG David J. Lilja, Sachin Sapatnekar Cambridge University Press DISEÑO DIGITAL Digital Design: Principles and Practices John F. Wakerly Pearson Education Digital Design M. Morris Mano Pearson Education Application-Specific Integrated Circuits M. J. S. Smith Addison Wesley ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS Computer Organization and Design J.L. Hennessy, D.A. Patterson Morgan Kaufmann Computer Architecture and Organization J.P. Hayes. McGraw-Hill Computer System Architecture Morris Mano

7 Prentice Hall

8 TEMA HRS FECHA Tema 1. Introducción a la arquitectura de computadoras Conceptos y convenciones Componentes de un sistema de cómputo Interfase Hardware/Software. 2 Tema 2. Cuantificación del desempeño de un sistema de cómputo Métricas de desempeño Comparación de arquitecturas de procesadores modernos. 2 Tema 3. Definición de la arquitectura del conjunto de instrucciones Elementos de una instrucción Tipos de instrucciones Soporte para las instrucciones en el hardware. 2 Examen 1 2 Tema 4. Aritmética de computadoras Representación de números Operaciones aritméticas y lógicas Diseño de una Unidad Aritmética Lógica Operaciones complejas Operaciones en punto flotante. 4 Tema 5. Ruta de datos y Ruta de control Diseño de la ruta de datos Realización multi-ciclos Diseño de la ruta de control. 4 Tema 6. Optimizando el desempeño del sistema de procesamiento Realización en Pipeline Problemas en un Pipeline Pipeline superescalar y dinámico Diseño del sistema de memoria Memoria virtual. 1 Tema 7. Interconectando dispositivos periféricos Estimando el desempeño de los dispositivos de Entrada/Salida Tipos y características de los dispositivos de Entrada/Salida Buses de interconexión. 2 Examen 2 2

9 Tema 8. Sistemas multi-procesadores Programación de multi-procesadores Interconexión de multi-procesadores 2 Seminario 2 TOTAL 60 EVALUACION 3 Exámenes parciales Examen 1 (Temas 1, 2 y 3) 20% Examen 2 (Temas 4, 5, 6 y 7) 20% 1 Proyecto (3 Reportes de avance) Definición de la Arquitectura 10% Simulación del Modelo HDL 20% Reporte final: 20% Resultados de síntesis Simulación post-síntesis Exposición 10%

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