طراحی VLSI پیشرفته

Advanced VLSI Design

شماره درس: ۴۰۷۸۳ تعداد واحد: ۳
مقطع: کارشناسی ارشد نوع درس: نظری
پیش‌نیاز: – هم‌نیاز: –

اهداف درس

هدف از این درس آشنایی دانشجویان با مفاهیم و نحوه‌ی طراحی مدارهای مجتمع بسیار پرتراکم از جمله مدارهای CMOS، طراحی جانمایی (layout)، تحلیل و بهینه‌سازی تأخیر و توان مصرفی مدارهای مجتمع و اتصالات روی تراشه است. دانشجویان با روش‌های طراحی دستی و هم‌چنین استفاده از ابزار طراحی خودکار مدارهای دیجیتال آشنایی پیدا می‌کنند.

ریز مواد

  1. مروری بر مدارهای VLSI
    • تاریخچه، موقعیت کنونی و روند صنعت VLSI
    • چرخه طراحی VLSI
    • طراحی، جانمایی، ساخت، راستی‌آزمایی و آزمون مدارهای CMOS
  2. تئوری ترانزیستور MOS
    • ویژگی جریان-ولتاژ ترانزیستورهای nMOS و pMOS
    • ترانزیستور غیر ایده‌ال (اثر بدنه، اثرChannel Length Modulation، نشت جریان و جریان زیر آستانه)
    • عناصر پارازیت ترازیستور MOS
  3. ساخت و جانمایی CMOS
    • طراحی جانمایی (layout)، قواعد طراحی، ابزار طراحی جانمایی
    • متدولوژی‌های طراحی VLSI (مدارهای سفارشی، سلول‌های استاندارد، آرایه‌های گیتی، FPGA)
    • فرایند ساخت
  4. طراحی گیت منطقی و مدار ترکیبی
    • عناصر پایه (گیت‌ها، مولتی‌پلکسر، latch و فلیپ فلاپ)
    • منطق‌های CMOS، Pseudo-nMOS، دومینو، سوئیچ، DCVS
  5. تحلیل و بهینه‌سازی تاخیر
    • مدل تاخیر خطی و RC
    • تلاش منطقی (logical effort) برای مدارهای متقارن و نامتقارن
    • مدل‌های تحلیل زمانی و روش‌های بهینه‌سازی تاخیر
    • نوسانات فرایند ساخت (process variation)، تحلیل زمانی آماری، گوشه‌های طراحی
  6. تحلیل و بهینه سازی توان
    • توان ایستا و پویا و اتصال کوتاه، بهینه سازی توان-تاخیر
    • معماری‌های کم‌توان در سطح VLSI
  7. اتصالات روی تراشه
    • مدل‌سازی اتصالات، نویز همشنوایی، طراحی آگاه از اتصالات، مهندسی اتصالات
  8. عناصر ترتیبی
    • قفل (latch) ایستا و پویا
    • فلیپ فلاپ
    • تاخیرهای عناصر حافظه
    • روش‌های clocking و سربارهای آن‌ها

ارزیابی

مراجع

  1. N. Weste and D. Harris, CMOS VLSI Design, a Circuit and System Perspective, 4th Edition, Addison-Wesley Press, 2011.
  2. R. Jacob Baker, CMOS Circuit Design, Layout, and Simulation, 3rd Edition (IEEE Press Series on Microelectronic System), 2010.
  3. Vishwajit Barbuddhe, Shraddha N. Zanjat, Bhavana S. Karmore, VLSI Design: Basic of VLSI Design, LAP LAMBERT Academic Publishing, 2020.