Microelettronica

Finalità

Il corso intende fornire allo studente alcune nozioni relative alla progettazione di sistemi digitali elettronici, ponendo particolare enfasi sulla progettazione e realizzazione di circuiti integrati VLSI.

Programma

Tecnologia dei semiconduttori: processo planare del silicio. Fabbricazione del silicio monocristallino; fotolitografia; ossidazione;drogaggio per diffusione termica e impiantazione ionica; deposizione, epitassia, metallizzazioni; attacchi. Problemi di "packaging" e interconnessione.
Richiami e complementi sul MOSFET: effetto della contrazione dimensionale (regole di "scaling"), famiglie logiche statiche nMOS, pseudo-nMOS, FCMOS. Logiche dinamiche P/E, Domino. Realizzazione di reti sequenziali: C2MOS, NORA, TSPCL.
Progetto di sistemi complessi: gerarchia e strutturazione. Strutture PLA, MPGA, FPGA, Sea-of-Gates, Standard Cells.
Sottosistemi di memorizzazione: organizzazione e classificazione dei circuiti di memoria. ROM, PROM, EPROM, E2PROM, RAM statiche e dinamiche in tecnologia CMOS.
Sottosistemi di elaborazione: reti aritmetiche. Sommatori interi a differente gestione del segnale di riporto; moltiplicatori seriali e paralleli, circuiti basati sulla codifica di Booth; divisori. Aritmetica in virgola mobile secondo lo standard IEEE-754.
Cenni ai sottosistemi di ingresso/uscita e alla organizzazione delle unità di supervisione e controllo.
Introduzione alla progettazione assistita da calcolatore: i principali strumenti CAD nei processi di analisi e sintesi. Cenni ai linguaggi di descrizione hardware: il linguaggio VHDL.

Attività d'esercitazione

Esercizi di analisi e sintesi di semplici sistemi digitali, anche con
l'ausilio di strumenti CAD.

Modalità d'esame

L'esame consiste in una prova orale e nella presentazione di una prova pratica, eventualmente elaborata in collaborazione.

Propedeuticità

Sono considerati propeduitici: Fondamenti di Informatica I, Fondamenti di Informatica II e Calcolatori Elettronici.

Testi consigliati

J.M.RABAEY: " Digital Integrated Circuits, a Design Perspective ", Prentice Hall, 1996
N. WESTE, K. ESHRA GHIAN: " Principles of CMOS VLSI Design, a System Perspective " , Addison Wesley, 1992
S.M. SZE: " Vlsi Technology ", McGraw-Hill, 1988
G. SONCINI: " Tecnologie Microelettroniche ", Boringhieri, 1986
D.A. PATTERSON, J.L. HENNESSY: " Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface ", Morgan-Kaufm, 1997
J.L. HENNESSY, D.A. PATTERSON: " Computer Architecture: A Quantitative Approach ", Morgan-Kaufm, 1995

Sono inoltre disponibili informazioni aggiornate e materiale di supporto didattico al sito WEB http://ee.unipr.it/cgi-bin/user?ciampol.

Testi d'approfondimento

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