авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

«Направление подготовки магистров 210100 «Электроника и наноэлектроника» Магистерская программа «Твердотельная микро- и наноэлектроника» ...»

-- [ Страница 2 ] --

3. Основные принципы масштабирования. Закон Мура Масштабирование Закон Мура. Основные принципы масштабирования. Анализ достоверности закона Мура на примере устройств памяти. Основные физические процессы и конструктивные решения, влияющие на значения шага масштабирования. Примеры различных технологических решений на различных этапах развития полупроводниковой памяти 4. Архитектура полупроводниковых устройств памяти Архитектура полупроводниковых устройств памяти. Быстродействие, стоимость и надежность ЗУ как определяющие параметр при создании систем памяти компьютера.

Иерархическое построение запоминающих устройств. Матричная организация запоминающих устройств. Организация доступа в матричных запоминающих устройствах.

Декодеры.

5. Аппаратная реализация матричной памяти Аппаратная реализация матричной памяти. Статическая память с произвольной выборкой (SRAM). Схемотехническая, топологическая и технологическая реализация запоминающей ячейки SRAM. Основные функциональные циклы работы SRAM.

Динамическая память с произвольной выборкой (DRAM). Схемотехническая и технологическая реализация ячеек ВRAM. Основные функциональные циклы.

Масштабирование ячеек Современная технологическая реализация.

DRAM.

Программируемые логические матрицы (ПЛМ) схемотехническая и топологическая реализация. Флэш-память. Принцип работы запоминающей ячейки. Основные функциональные циклы: запись, считывание, стирание. Классификация флэш-памяти: NOR, NAND, параллельная, последовательная. Надежность. Основные конструкции элементов флэш-памяти. Память с произвольным доступом и фазо-переменными элементами. Принцип работы запоминающей ячейки. Основные функциональные циклы: запись, считывание, стирание. Свойства материала активной области. Конструкция и технология запоминающей ячейки. Организация PRAM. Масштабирование PRAM.

6. Заключение. Оценка перспектив развития полупроводниковой памяти Заключение. Оценка перспектив развития полупроводниковой памяти. Основные физические принципы создания ячеек памяти нового типа, технологические решения.

Ведущие изготовители. Потребности рынка. Влияние параметров полупроводниковой памяти на архитектуру и программное обеспечение ЭВМ.

4.3. Лабораторные работы:

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 4.4. Расчетные задания:

Расчетное задание учебным планом не предусмотрено.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Практические (интерактивные) занятия проводятся в виде семинаров с анализом предлагаемых ситуаций, расчетом параметров и характеристик систем памяти с интерпретацией реальных результатов экспериментальных данных полупроводниковых приборов.

Самостоятельная работа включает подготовку к интерактивным занятиям, тестам, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется оценкой на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка на экзамене.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ-Петербург, 2009.

2. Алексенко А.Г. Основы микросхемотехники. - М.: Юнимедиастайл, 2002.

б) дополнительная литература:

1.. Мурсаев А.X., Угрюмов Е.П. Структуры и схемотехника современных интегральных полупроводниковых запоминающих устройств. - СПб.: ГЭТУ, 1997.

2. Лебедев О.Н. Мирошниченко А.И., Телец В.А. Изделия электронной техники.

Цифровые микросхемы. Микросхемы памяти: Справочник. - М.: Радио и связь, 1994.

3. Микросхемы памяти, ЦАП и АЦП: Справочник – 2е изд./ О.Н. Лебедев, А.К.

Марцинкявичус, Э-А. К. Багданскис и др. - М.: КУбК-а, 1996.

4. Лебедев О.Н. Применение микросхем памяти в электронных устройствах: Справочное пособие. - М.: Радио и связь, 1994.

5. Применение интегральных микросхем памяти: Справочник / А.А. Дерюгин, В.В.

Цыркин, Е.В. Красовский и др. / Под ред. А.Ю. Гордонова, А.А. Дерюгина. - М.: Радио и связь, 1994.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение: MS Office, MS Internet Explorer, MS Web Server в) другие:

Интернет-ресурсы: электронный образовательный ресурс “Полупроводниковые устройства памяти ” авт. Воронков Э.Н http://edward.mpei.ac.ru/html_mem/index_mem.htm 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, компьютерного класса с доступом в Интернет.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и программе «Твердотельная микро- и наноэлектроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.ф.-м.н., профессор Воронков Э.Н.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Полупроводниковая электроника д.т.н., профессор Мирошникова И.Н.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Программы подготовки: Твердотельная микро- и наноэлектроника.

Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА" Цикл: общенаучный Часть цикла: вариативная/по выбору № дисциплины по учебному плану: ИРЭ М1.4. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 2 семестр Лекции Интерактивные занятия 36 час 2 семестр Лабораторные работы Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по 72 часа учебному плану (всего) Экзамен 2 семестр Курсовые проекты (работы) Москва - ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение разновидностей полупроводниковых источников тока, их принципа действия, основных параметров и характеристик, области применения.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

готовностью к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности (ОК-6);

способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1);

способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4);

готовностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК -7);

готовностью определять цели, осуществлять постановку задач проектирования полупроводниковых источников тока, схем и устройств различного функционального назначения на их основе (ПК -8);

готовностью осуществлять авторское сопровождение разрабатываемых устройств, полупроводниковых источников тока на этапах проектирования и производства (ПК -15);

готовностью формулировать цели и задачи научных исследований в соответствии с тенденциями и перспективами развития электроники и наноэлектроники, а также смежных областей науки и техники, способностью обоснованно выбирать теоретические и экспериментальные методы и средства решения сформулированных задач (ПК -16);

способностью делать научно-обоснованные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств, готовить научные публикации (ПК -20);

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с физическими основами полупроводниковых источников тока (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4);

дать информацию о принципах действия основных полупроводниковых источников тока и методах расчета их характеристик, особенностях приборов, изготовленных из различных полупроводниковых материалов (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 114, 12, 14, 16, 18, 19, 20);

научить методам расчета, моделирования и исследования параметров и характеристик полупроводниковых источников тока (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 7, 12, 17, 18, 19, 20).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части общенаучного цикла М.1 основной образовательной программы подготовки магистров по программе "Твердотельная микро- и наноэлектроника" направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах, изучаемых по программам подготовки бакалавров: "Материалы электронной техники", "Твердотельная электроника", "Схемотехника", "Физика полупроводников", "Физика полупроводниковых приборов и ИС", а также по программам подготовки магистров "Приемники излучения и фотоприемные устройства".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы в виде магистерской диссертации по направлению «Электроника и наноэлектроника».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по физическим основам полупроводниковых источников тока (ОК-1, ПК-4, 7);

физико- технологические основы процессов в полупроводниковых источников тока (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы использования физических эффектов в твердом теле;

в приборах и устройствах на основе полупроводниковых источников тока (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы действия и методы расчета основных полупроводниковых источников тока, особенности приборов, изготовленных из различных полупроводниковых материалов, их преимущества и ограничения (ОК-1, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 12, 17, 20).

Уметь:

учитывать современные тенденции развития полупроводниковых источников тока, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 7, 8, 16, 17, 18, 20);

решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств (ПК-17);

применять методы и средства измерения физических параметров полупроводниковых источников тока (ОК-1, ПК-2);

применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования полупроводниковых источников тока (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20).

Владеть:

современными методами расчета характеристик полупроводниковых источников тока (ПК-4, 17, 18);

приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-6);

способностью строить физические и математические модели полупроводниковых источников тока, а также использовать программные средства их компьютерного моделирования (ПК -12, 17, 18, 19, 20);

способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов, схем, устройств полупроводниковых источников тока (ПК -20);

готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (ПК -5, 18, 19, 20).

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часа.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая контроля Семестр самостоятельную работу раздел № Форма промежуточной успеваемости студентов и п/п аттестации (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк интер лаб сам.

1 2 3 4 5 6 8 Введение. Основные способы преобразования Опрос, тест 12 2 4 солнечного излучения на земле Основные характеристики материалов, Опрос, тест 12 2 4 используемых в преобразователях солнечного излучения Основные типы потенциальных барьеров, используемых в Опрос, тест 18 2 8 фотоэлектрических полупроводниковых преобразователях Тонкопленочные Опрос 18 2 6 солнечные элементы Солнечные модули и Опрос, тест.

18 2 6 панели Основные типы Опрос, тест.

18 2 8 солнечных энергетических блоков Зачет устный 24 2 -- Экзамен 108 36 Итого:

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Лекции учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Интерактивные занятия 1. Введение. Основные способы преобразования солнечного излучения на земле Основные способы преобразования солнечного излучения на земле. Естественные способы преобразования: нагрев, ветер, фотосинтез. Основные способы преобразования солнечного излучения, используемые человеком. Эффективность различных способов преобразования. Предельная термодинамическая эффективность. Основные характеристики солнечного излучения. Характеристики солнечного излучения, падающего на землю.

Влияние состояния атмосферы, географической точки, времени суток на энергетические характеристики солнечного излучения. Стандартизированные спектральные и энергетические параметры солнечного излучения.

2. Основные характеристики материалов, используемых в преобразователях солнечного излучения Взаимодействие излучения с веществом. Классификация твердых тел по их оптическим характеристикам. Основные материалы гелиоэнергетики и их характеристики. Оптические покрытия: селективные и неселективные. Активные среды: полупроводники, люминесцирующие материалы.

3. Основные типы потенциальных барьеров, используемых в фотоэлектрических полупроводниковых преобразователях.

Рассмотрение достоинств и недостатков различных типов потенциальных барьеров (металл - полупроводник, pn- переход, гетеропереход) с точки зрения их использования в солнечных элементах:

Классификация солнечных элементов по типу используемых барьеров и способам их соединения. Однокаскадные и многокаскадные солнечные элементы. Основные конструкции солнечных элементов, классификация солнечных элементов по типу конструкции.

Солнечные элементы с электронно - дырочным переходом. Модельное рассмотрение.

Основные характеристики преобразования. Эффективность. Примеры конкретных конструктивных решений для кристаллических солнечных элементов с pn переходом, изготовленных на основе различных материалов. Многокаскадные солнечные элементы на основе монокристаллических материалов. Основные конструктивные решения, достоинства и недостатки. Электрические параметры, эффективность преобразования.

4. Тонкопленочные солнечные элементы Основные типы тонкопленочных солнечных элементов. Достоинства и недостатки.

солнечных элементов на основе поликристаллических материалов. солнечных элементов на основе тонких пленок аморфных тетраэдрических полупроводников.

5. Солнечные модули и панели Солнечные модули и панели на основе монокристаллических и поликристаллических материалов. Основные элементы их технологии. Способы соединения солнечных элементов в батареи. Влияние разброса параметров. Оценка экономических затрат и себестоимости.

6. Основные типы солнечных энергетических блоков Обзор практических применений фотоэлектрических преобразователей и оценка перспективы развития направления. Структурная схема фотоэлектрической преобразовательной установки. Рассмотрение основных элементов преобразовательной установки и требований к ним. Характеристики мощных преобразовательных установок, работающих в различных частях мира. Термоэлектрические источники энергии.

Феноменологичесое описание процессов. Используемые материалы. Основные типы генераторов, конструкции и технология изготовления. Полупроводниковые холодильники, конструкции и технология изготовления. Основные параметры. Проблемы повышения эффективности.

4.3. Лабораторные работы:

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 4.4. Расчетные задания:

Расчетное задание учебным планом не предусмотрено.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Практические (интерактивные) занятия проводятся в виде семинаров с анализом предлагаемых ситуаций, расчетом параметров и характеристик полупроводниковых источников тока с интерпретацией реальных результатов экспериментальных данных полупроводниковых приборов.

Самостоятельная работа включает подготовку к интерактивным занятиям, тестам, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется оценкой на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка на экзамене.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

Твердотельная электроника: учеб. пособие для студ. высш. учеб.

1.

заведений/[Э.Н. Воронков, А.М. Гуляев, И.Н. Мирошникова, Н.А. Чарыков]. – М.:

Издательский центр «Академия», 2009. – 320 с.

б) дополнительная литература:

Фаренбрух А., Бьюб Р. Солнечные элементы. М. Энергоатомиздат. 1997.

1.

Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое 2.

преобразование концентрированного солнечного излучения. —Л.: Наука, 1989. — 310 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение: MS Office, MS Internet Explorer, MS Web Server в) другие:

Интернет-ресурсы: электронный образовательный ресурс “Полупроводниковые нетрадиционные источники энергии” авт. Воронков Э.Н: http://edward.mpei.ac.ru/index.htm 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, имеющей доступ в Интернет.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и программе «Твердотельная микро- и наноэлектроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.ф.-м.н., профессор Воронков Э.Н.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Полупроводниковая электроника д.т.н., профессор Мирошникова И.Н.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Программы подготовки: Твердотельная микро- и наноэлектроника.

Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ И НАНОЭЛЕКТРОНИКИ" Цикл: профессиональный Часть цикла: базовая № дисциплины по учебному плану: ИРЭ М2. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 3 семестр Лекции Интерактивные занятия 36 час 3 семестр Лабораторные работы Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по 108 час учебному плану (всего) Экзамен Курсовые проекты (работы) Москва – 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является формирование научной основы для осознанного и целенаправленного использования полученных знаний при создании приборов современной электроники и наноэлектроники.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

готовностью к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности (ОК-6);

способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1);

способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4);

способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-5);

готовностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК -7);

готовностью определять цели, осуществлять постановку задач проектирования приборов современной электроники и наноэлектроники, схем и устройств различного функционального назначения (ПК -8);

способностью разрабатывать технические задания на проектирование технологических процессов производства материалов и изделий электронной техники (в части электроники и наноэлектроники) (ПК -11);

готовностью обеспечивать технологичность приборов современной электроники и наноэлектроники и процессов их изготовления, оценивать экономическую эффективность технологических процессов (ПК -14);

готовностью осуществлять авторское сопровождение разрабатываемых устройств, приборов и системы приборов современной электроники и наноэлектроники на этапах проектирования и производства (ПК -15);

готовностью формулировать цели и задачи научных исследований в соответствии с тенденциями и перспективами развития электроники и наноэлектроники, а также смежных областей науки и техники, способностью обоснованно выбирать теоретические и экспериментальные методы и средства решения сформулированных задач (ПК -16);

способностью к организации и проведению экспериментальных исследований с применением современных средств и методов (ПК -19);

способностью делать научно-обоснованные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем электроники и наноэлектроники, готовить научные публикации и заявки на изобретения (ПК -20).

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с физическими основами полупроводниковых приборов современной электроники и наноэлектроники (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4);

дать информацию о принципах действия основных полупроводниковых приборов современной электроники и наноэлектроники и методах расчета их характеристик, особенностях приборов, изготовленных из различных полупроводниковых материалов (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 114, 12, 14, 16, 18, 19, 20).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по программе " Твердотельная микро- и наноэлектроника " направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах, изучаемых по программам подготовки бакалавров:

электронной техники", электроника", "Материалы "Твердотельная "Схемотехника", "Физика полупроводников", "Физика полупроводниковых приборов и ИС", а также на дисциплинах для магистров "Оптоэлектроника", "Полупроводниковые приемники оптического излучения", "Физика МДП-структур и приборов на их основе".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы в виде магистерской диссертации по направлению «Электроника и наноэлектроника».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по физическим основам полупроводниковых приборов современной электроники и наноэлектроники (ОК-1, ПК-4, 7);

физико- технологические основы процессов в полупроводниковых приборах современной электроники и наноэлектроники (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы использования физических эффектов в твердом теле;

в приборах и устройствах на основе полупроводниковых приборов современной электроники и наноэлектроники (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы действия и методы расчета основных полупроводниковых приборов современной электроники и наноэлектроники, особенности приборов, изготовленных из различных полупроводниковых материалов, их преимущества и ограничения (ОК-1, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 12, 17, 20);

основные методы и средства измерения параметров и характеристик полупроводниковых приборов современной электроники и наноэлектроники и методы их моделирования (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20).

Уметь:

учитывать современные тенденции развития полупроводниковых приборов современной электроники и наноэлектроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 7, 8, 16, 17, 18, 20);

решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств (ПК-17);

применять методы и средства измерения физических параметров полупроводниковых приборов современной электроники и наноэлектроники (ОК-1, ПК-2);

применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования полупроводниковых приборов современной электроники и наноэлектроники (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20) Владеть:

современными методами расчета характеристик полупроводниковых приборов современной электроники и наноэлектроники (ПК-4, 17, 18);

приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-6);

способностью строить физические и математические модели полупроводниковых приборов современной электроники и наноэлектроники, а также использовать программные средства их компьютерного моделирования (ПК -12, 17, 18, 19, 20);

способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения (ПК -20);

готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (ПК -5, 18, 19, 20).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

Виды учебной работы, Всего часов на Раздел дисциплины. Формы текущего включая самостоятельную Семестр № контроля успеваемости раздел Форма промежуточной работу студентов и п/п (по разделам) аттестации трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк интер лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Вопросы масштабирования и предельные возможности Контрольная работа 13 3 4 получения СБИС на кремнии Нанолитография 2 13 3 4 Квантово размерные 3 13 3 4 структуры Технологические 13 3 4 методы создания КРС Будущее транзисторов Контрольная работа 5 13 3 4 Оптоэлектронные 21 3 6 приборы на основе КРС Спинтроника 7 13 3 4 Молекулярная 13 3 4 электроника Биоэлектроника Контрольная работа 9 12 3 2 Зачет 20 3 -- Экзамен Итого: 144 36 4.2 Содержание практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Интерактивные занятия 1. Вопросы масштабирования и предельные возможности получения сверхбольших интегральных схем на кремнии.

Повышение интеграции и уменьшение размеров элементов интегральных схем (ИС).

Преимущественное использование МДП транзисторов и взаимосвязанность масштабирования их размеров и параметров. Коротко канальные МДП транзисторы на кремнии и особенности физики их работы. Физические ограничения пределов масштабирования.

2. Нанолитография Экономические аспекты технологии ИС и совершенствование фотолитографии для получения приборов с размерами 0,1-0,25 мкм. Маски с фазовым сдвигом. Использование внеосевого освещения при масках с фазовым сдвигом.

Оптимизация выбора и предельные возможности электронной, рентгеновской литографии, литографии с использованием ионного пучка. Принципы работы сканирующего туннельного микроскопа и сканирующего атомно - силового микроскопа. Использование туннельного микроскопа для получения структур с нанометровыми размерами. Резисты для нанолитографии.

Ионно - лучевое легирование. Принципы работы. Фокусированное ионно-лучевое травление резистов. Получение субмикронных размеров.

3. Квантово - размерные структуры Квантово-размерные структуры на основе гетеропереходов. Физические свойства квантовых ям, квантовых решеток, квантовых проволок и квантовых боксов. Энергетическое строение и плотности квантовых состояний. Типы композиционных сверхрешеток. Nipi сверхрешетки. Физика резонансного туннелирования в КРС. Выбор материалов для создания квантово-размерных структур (КРС).

4.Технологические методы создания КРС Молекулярно-лучевая эпитаксия. Парофазная эпитаксия из металлоорганических соединений (МОС ПФЭ). Гибридные методы. Технология получения квантовых ям и квантовых сверхрешеток. Методы получения квантовых проволок и квантовых боксов. СВЧ приборы на основе КРС.

5.Будущее транзисторов Транзисторы на горячих электронах (HEMT-транзисторы). Сравнение с транзисторами на арсениде галлия с барьером Шоттки. Предельные возможности. Вопросы баллистического переноса в транзисторах с туннелированием горячих электронов (Tunnelling Hot Electron Transfer Amplifiers -THETA). Квантовые боксы и одноэлектронные транзисторы.

6. Оптоэлектронные приборы на основе КРС Инжекционные лазеры. Физика работы и переход от приборов с p-n переходом к приборам с гетеропереходом и приборам на квантовых ямах, квантовых проволоках и квантовых боксах. Оптимизация конструкции и параметров. Лазеры с градиентным изменением коэффициента преломления материала в областях электронного и оптического ограничения. Лазерные диоды с распределенным брегговским отражателем. Фотоприемники на основе КРС. Лавинные фотодиоды. Фотодиоды на резонансном туннелировании, твердотельные фотоумножители. Лазерные усилительные диоды и модуляторы оптического излучения на КРС.

7. Спинтроника Магниторезисторы и датчики считывания с магнитных дисков. Элементы памяти на слоистых магнитных наностуктурах.

8. Молекулярная электроника Электропроводность и передача информации в молекулах. Молекулярные кристаллы и полимеры. Молекулярные выпрямители и переключатели. Молекулярные проволоки.

Молекулярные транзисторы и интегральные схемы.

9. Биоэлектроника Нейроны и нейронные сети. Биосенсоры 4.3. Лабораторные работы:

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 4.4. Расчетные задания:

Расчетное задание учебным планом не предусмотрено.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Практические (интерактивные) занятия проводятся в виде семинаров с использованием компьютерных презентаций, анализом предлагаемых ситуаций, расчетом параметров и характеристик наноструктурированных приборов с интерпретацией результатов расчетов и конструирования полупроводниковых неорганических и органических структур, а также обсуждения представленных рефератов и обзоров.

Самостоятельная работа включает подготовку к практическим занятиям, работу с литературой, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используется три контрольные работы.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется оценкой на зачете.

В приложение к диплому вносится оценка на зачете.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1.Основы наноэлектроники /В.П.Драгунов, И.Г. Неизвестный, В.А. Гридчин Новосибирск 1004. 495 с.

2.Физика микросистем Часть 1/В.А. Гридчин, В.П.Драгунов./ Учебники НГТУ Новосибирск 2004г. 415 с.

Часть 2. /В.А. Гридчин, И.Г. Неизвестный, В.П. Драгунов 2006 г 495. с. Часть 2 2006. 495 с.

3.Нанотехнологии в полупроводниковой электронике./ Отв. Ред. А.Л. Асеев Новосибирск Изд. СО РАН 2004 г. 367 с.

4.Нанотехнология. Физика. Процессы. Диагностика. Приборы. Под ред. Проф. В.В. Лучинина, Ю.М.

Таирова М.: Физматлит 2006 551 с.

б) дополнительная литература:

Полупроводниковые гетеропереходы /Б.Л.Шарма, Р.К. Рурохит //Пер с англ. М.: Сов. радио 1979 г. 1.

с.

Полупроводниковые сверхрешетки. М. Херман, Пер. с англ. М Мир 1989 г. 238 с.

2.

Введение в конструирование бионических наносистем, В.А. Карасев, В.В. Лучинин М.: Физматлит 3.

2009. 463 с.

Нано и микросистемная техника, Сборник статей под ред. Проф.П.П. Малышева, М.: Техносфера 2005.

4.

589 с.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, оснащенной проектором.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки «Электроника и наноэлектроника» и программе «Твердотельная микро- и наноэлектроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.т.н., профессор Гуляев А.М.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Полупроводниковая электроника д.т.н., профессор Мирошникова И.Н.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Программы подготовки: Твердотельная микро- и наноэлектроника.

Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ" Цикл: профессиональный Часть цикла: базовая № дисциплины по учебному плану: ИРЭ М2. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 1 семестр Лекции Интерактивные занятия 54 часа 1 семестр Лабораторные работы Расчетные задания, рефераты 1 семестр Объем самостоятельной работы по 90 час учебному плану (всего) Экзамен Курсовые проекты (работы) Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение компьютерных технологий, применяемых в научных исследованиях, их принципа действия, основных параметров и характеристик, области применения.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

готовностью к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности (ОК-6);

способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1);

способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4);

способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-5);

готовностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК -7);

готовностью определять цели, осуществлять постановку задач использования компьютерных технологий различного функционального назначения, применяемых в научных исследованиях (ПК -8);

способностью разрабатывать технические задания на проектирование технологических процессов производства материалов и изделий электронной техники (в части оптоэлектроники) (ПК -11);

готовностью формулировать цели и задачи научных исследований в соответствии с тенденциями и перспективами развития электроники и наноэлектроники, а также смежных областей науки и техники, способностью обоснованно выбирать теоретические и экспериментальные методы и средства решения сформулированных задач (ПК -16);

способностью к организации и проведению экспериментальных исследований с применением современных средств и методов (ПК -19);

способностью делать научно-обоснованные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем оптоэлектроники, готовить научные публикации и заявки на изобретения (ПК -20);

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с компьютерными технологиями, применяемыми в научных исследованиях (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4);

дать информацию о принципах действия основных компьютерных технологий, применяемых в научных исследованиях и характеристиках, особенностях отдельных программ (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 114, 12, 14, 16, 18, 19, 20);

научить методам расчета, моделирования и исследования параметров и характеристик полупроводниковых приборов с применением новых компьютерных технологий (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 7, 12, 17, 18, 19, 20).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по программе "Твердотельная микро- и наноэлектроника" направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах, изучаемых по программам подготовки бакалавров: "Численный анализ электронных схем", "Основы проектирования электронной компонентной базы".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплин “Проектирование и технология СБИС”, “Проектирование и технология приборов силовой электроники”, а также при выполнении выпускной квалификационной работы в виде магистерской диссертации по направлению «Электроника и наноэлектроника».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные концепции проектирования цифровых интегральных схем (ОК-1, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 12, 17, 20);

языки описания аппаратных средств как средство моделирования и синтеза логического устройства, их преимущества и ограничения (ОК-1, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 12, 17, 20);

основные методы моделирования полупроводниковых приборов (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 7, 8, 16, 17, 18, 20);

основные программы и средства компьютерных технологий, применяемых в научных исследованиях приборов и методы их моделирования (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20).

Уметь:

учитывать современные тенденции развития компьютерными технологиями, применяемыми в научных исследованиях, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 7, 8, 16, 17, 18, 20);

решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств и компьютерных технологий, применяемых в научных исследованиях (ПК-17);

применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования полупроводниковых приборов (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20).

Владеть:

современными методами расчета характеристик полупроводниковых приборов с помощью компьютерных технологий, применяемых в научных исследованиях (ПК-4, 17, 18);

способностью строить физические и математические модели полупроводниковых приборов, а также использовать программные средства их компьютерного моделирования (ПК -12, 17, 18, 19, 20);

способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения (ПК -20);

готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (ПК -5, 18, 19, 20).

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетны единицы, 144 часа.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая контроля Семестр самостоятельную работу раздел № Форма промежуточной успеваемости студентов и п/п аттестации (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк интер лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Концепции проектирования Опрос, тест 12 1 6 цифровых интегральных схем Языки описания аппаратных средств как средство моделирования Опрос, тест 18 1 12 и синтеза логического устройства Основные методы моделирования Опрос, тест 14 1 8 аппаратуры цифровых систем Теоретические основы 4 Опрос. Подготовка 16 1 6 синтеза логических схем расчетного задания Задача синтеза комбинационных и последовательностных Опрос. Подготовка 18 1 6 логических схемыи расчетного задания основные этапы ее решения Средства автоматизации Опрос. Подготовка создания топологии 16 1 4 расчетного задания интегральных схем Создание топологии 7 Опрос. Подготовка 14 1 6 библиотечных блоков расчетного задания Автоматизация размещения и разводки Опрос. Подготовка 16 1 6 соединений стандартных расчетного задания ячеек на кристалле Защита расчетного Зачет 20 1 -- задания Итого: 144 54 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Лекции учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Интерактивные занятия 1. Концепции проектирования цифровых интегральных схем Восходящее и нисходящее проектирование. Классификация СБИС. СБИС программируемой логики. Специализированные интегральные схемы – достоинства и недостатки. Стратегии проектирования. Средства описания проекта СБИС в системах автоматизированного проектирования. Иерархия проекта. Направления проектирования СБИС: поведенческая область, структурная область, топологическая область. Структурная декомпозиция проекта. Регуляризация проекта.

2. Языки описания аппаратных средств как средство моделирования и синтеза логического устройства Языки низкого (Altera HDL) и высокого уровней (VHDL, Verilog). Основы языка VHDL. Уровни абстракций. Объекты проекта. Архитектурные тела. Операторы блоков.

Процессы. Классы объектов. Типы данных. Операции. Операторы управления.

3. Основные методы моделирования аппаратуры цифровых систем Моделирование параллельности. Моделирование комбинационной логики.

Моделирование последовательной логики. Моделирование на уровне ИС. Определение и общие характеристики модели уровня ИС. Структуры моделей уровня ИС. Моделирование задержек. Графы моделей процессов. Временное моделирование. Операторы контроля временных параметров. Моделирование внутрисистемных соединений.

Мультиплексирование сигналов. Многозначная логика. Цифровые автоматы Мили.

Цифровые автоматы Мура. Графы функционирования цифровых автоматов.

4. Теоретические основы синтеза логических схем Синтез цифровых устройств эвристический и формальный. Высокоуровневый синтез.

Логический синтез. Булевы функции. Формы представления. Базис синтеза.

5. Задача синтеза комбинационных и последовательностных логических схем и основные этапы ее решения Оптимизация двухуровневых представлений. Оптимизация многоуровневых представлений. Технологическое отображение. Синтез по описанию на HDL и технологическое отображение схемы в заданный базис.

6. Средства автоматизации создания топологии интегральных схем Графические редакторы топологии ИС. Задание правил проектирования топологии с учетом конкретной технологии изготовления ИС. Создание виртуальных вспомогательных слоев для экстракции электрической схемы из созданной топологии.

Создание топологии библиотечных блоков 7.

Базовые ячейки логической ИС. Оптимизация параметров базовых ячеек.

Организация стандартных блоков. Восстановление электрических схем стандартных блоков по созданной топологии.

8. Автоматизация размещения и разводки соединений стандартных ячеек на кристалле Верификация топологии с учетом правил конструктивно-технологических ограничений. Экстракция списка соединений с учетом паразитных емкостей. Эффективное аналоговое моделирование экстрагированной схемы. Оптимизация размещения и разводки стандартных блоков.

Современные пакеты программ сквозного проектирования цифровых ИС.

4.3. Лабораторные работы:

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 4.4. Расчетные задания:

Примеры:

Создать топологию интегральной схемы демультиплексора «из 1 в 8» на основе библиотечных элементов, начав с этапа логического проектирования и закончив верификацией созданной топологии.

Создать топологию интегральной схемы для определения заданной 4-х битовой последовательности «0101» в потоке битовых данных, начиная с этапа логического проектирования и закончив верификацией созданной топологии.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Интерактивные занятия проводятся в виде семинаров с анализом предлагаемых ситуаций, разбором компьютерных технологий, применяемых в научных исследованиях, расчетом параметров и характеристик структур, с интерпретацией результатов экспериментальных данных.

Самостоятельная работа включает подготовку к интерактивным занятиям, тестам, оформление расчета и подготовку его презентации к защите, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – зачет.

В приложение к диплому вносится оценка за зачет.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

Бибило П.Н. “Синтез логических схем с использованием языка VHDL”, М.:

1.

Солон 2002.

Калабеков Б.А. “Цифровые устройства и микропроцессорные системы”, М.:

2.

Телеком, 2000.

Соловьев В.В. “ Проектирование цифровых систем на ПЛИС”, М.: Телеком, 3.

2001.

Лобанов В.И.“Азбука разработчика цифровых устройств”, М.: Телеком, 2001.

4.

б) дополнительная литература:

Савельев О.Ю. Соловьев А. К. “Методические указания по курсу САПР 1.

интегральных схем”, М.:МЭИ 1995.

С. Мурога “Системное проектирование сверхбольших интегральных схем”, М.:

2.

Мир Армстронг Д.. Р. “Моделирование цифровых систем на языке VHDL”, М.:

3.

Мир, 1992.

Соловьев А.К. “ Проектирование интегральных схем в КМОП базисе “, 4.

М.:МЭИ 1996.

Е. Угрюмов “Цифровая схемотехника”, М.: Cbhv 2000.

5.

Разевиг В.Д. “Применение программ P-CAD и Pspice для схемотехнического 6.

моделирования на ПЭВМ ”, М.: Радио и связь 1992.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: VHDL, Verilog.

б) другие:

Steven M. Rubin “Computer Aids for VLSI Design”. Интернет адрес:

1.

http://www.staticfreesoft.com D. Mlynek, Y. Lebleci “Design of VLSI Systems”. Интернет адрес:

2.

http://www.c3iwww.epfl.ch 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, компьютерного класса с аппаратно-программные комплексом.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и программе «Твердотельная микро- и наноэлектроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Варлашов И.Б.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Полупроводниковая электроника д.т.н., профессор Мирошникова И.Н.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Программы подготовки: Твердотельная микро- и наноэлектроника.

Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ СБИС" Цикл: профессиональный Часть цикла: вариативная/по выбору № дисциплины по учебному плану: ИРЭ М2.10. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 2 семестр Лекции Интерактивные занятия 54 часа 2 семестр Лабораторные работы Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по 36 часов учебному плану (всего) Экзамен Курсовые проекты (работы) 54 часа 2 семестр Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение методов проектирования сверх больших интегральных схем (СБИС) с учетом специфики их технологии.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

готовностью к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности (ОК-6);

способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1);

способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);


способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4);

готовностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК -7);

готовностью определять цели, осуществлять постановку задач проектирования СБИС различного функционального назначения (ПК -8);

способностью разрабатывать технические задания на проектирование СБИС (ПК -11);

готовностью обеспечивать технологичность СБИС и процессов их изготовления, оценивать экономическую эффективность технологических процессов (ПК -14);

готовностью осуществлять авторское сопровождение разрабатываемых СБИС на этапах проектирования и производства (ПК -15);

готовностью формулировать цели и задачи научных исследований в соответствии с тенденциями и перспективами развития электроники и наноэлектроники, а также смежных областей науки и техники, способностью обоснованно выбирать теоретические и экспериментальные методы и средства решения сформулированных задач (ПК -16);

способностью к организации и проведению экспериментальных исследований с применением современных средств и методов (ПК -19);

способностью делать научно-обоснованные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем, готовить научные публикации и заявки на изобретения (ПК -20);

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с физическими основами СБИС (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4);

научить методам расчета, моделирования и исследования параметров и характеристик СБИС (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 7, 12, 17, 18, 19, 20).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по программе "Твердотельная микро- и наноэлектроника" направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах, изучаемых по программам подготовки бакалавров:

электронной техники", электроника", "Материалы "Твердотельная "Схемотехника", "Физика полупроводников", "Физика полупроводниковых приборов и интегральных схем" а также курсов для магистров "Проектирование и технология электронной компонентной базы", "Компьютерные технологии в научных исследованиях".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы в виде магистерской диссертации по направлению «Электроника и наноэлектроника».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по физическим основам СБИС (ОК-1, ПК-4, 7);

физико- технологические основы процессов в СБИС (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы использования физических эффектов в твердом теле;

в приборах и устройствах на основе СБИС (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы действия и методы расчета основных СБИС, их преимущества и ограничения (ОК-1, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 12, 17, 20);

основные методы и средства измерения параметров и характеристик СБИС и методы их моделирования (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20).

Уметь:

учитывать современные тенденции развития СБИС, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 7, 8, 16, 17, 18, 20);

решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств (ПК-17);

применять методы и средства измерения физических параметров СБИС (ОК-1, ПК-2);

применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования СБИС (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20) Владеть:

современными методами расчета характеристик СБИС (ПК-4, 17, 18);

приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-6);

способностью строить физические и математические модели СБИС, а также использовать программные средства их компьютерного моделирования (ПК -12, 17, 18, 19, 20);

способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик СБИС, схем и устройств электроники и наноэлектроники различного функционального назначения (ПК -20);

готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (ПК -5, 18, 19, 20).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.

Виды учебной работы, включая Формы текущего Всего часов на Раздел дисциплины.

самостоятельную работу контроля Семестр № раздел Форма промежуточной студентов и успеваемости п/п аттестации трудоемкость (в часах) (по разделам) (по семестрам) лк интеракт. лаб сам.

1 2 3 7 5 6 7 8 Основные понятия Опрос, тест 1 12 2 2 Модели МОП транзисторов Опрос, тест 2 14 2 2 Элементы КМОП Опрос, тест 19 2 4 схемотехники Регистры и счетчики Опрос 4 17 2 4 Схемы усилителей в КМОП Опрос 19 2 6 базисе Устройства выполнения арифметических операций.

Опрос 31 2 18 Преобразователи информации Зачет Экзамен 32 2 -- -- -- Итого: 144 36 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Лекции учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Интерактивные занятия 1. Основные понятия Место, занимаемое полупроводниковыми устройствами в электронной компонентной базе. Технологии проектирования и методы создания специализированных БИС. Интерфейс как способ преобразования информации, передаваемой от источника информации к ее приемнику 2. Модели МОП транзисторов Статические характеристики, собственные ёмкости, объемные сопротивления транзистора. Анализ работы инвертора при большом сигнале. Расчет размеров канала транзисторов в выходных каскадах ИС.

Статическая и динамическая модели МОП транзисторов для режима малых сигналов в пологой области ВАХ.

3.Элементы КМОП схемотехники КМОП схемотехника – основной базис создания специализированных интегральных схем. Логические элементы КМОП схем: двунаправленный ключ, триггеры различных типов, счетная ячейка, исключающее ИЛИ, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, схемы с тремя состояниями, приемопередатчики для создания двунаправленных портов ввода-вывода.

4. Регистры и счетчики Типы регистров и их реализация. Схемы счетчиков в КМОП базисе и их характеристики. Счетчики: последовательный, волновой, параллельный, синхронный, комбинированный, вычитающий, реверсивный, декадный, с произвольным модулем счёта.

Сопоставление счётчиков.

5.Схемы усилителей в КМОП базисе Источники тока и токовое зеркало. Каскодный схемы источников тока: режим малых сигналов, частотные характеристики. Дифференциальный усилительный каскад с резистивной и активной нагрузкой. Принципы построения каскодный схем. Трансформаторы уровня, входные, промежуточные и выходные каскады. Методы расчета размеров и конфигураций транзисторов микросхемы усилителей. Периферийные усилители мощности при большой емкостной и активной нагрузке интегральной схемы.

6. Устройства выполнения арифметических операций. Преобразователи информации Сумматоры и вычитатели. Тактируемые и комбинационные схемы умножения и деления. Арифметические операции над числами в двоично-десятичном коде.

Тактируемые и комбинационные преобразователи кодов чисел.

Схемы отображения информации на светодиодных и жидкокристаллических индикаторах.

Программируемые резисторы, делители напряжения, усилители.

Преобразователи аналого-частотные и частотно-аналоговые. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) с взвешенными разрядами, с матрицей R-2R, с ключами на дифференциальных каскадах, с поразрядно взвешенными или равными токами. Методы построения аналого-цифровых преобразователей (АЦП): последовательных приближений;

двойного интегрирования. АЦП, основанные на преобразователях напряжение-время, напряжение-частота. Параллельные и параллельно-последовательные АЦП.

4.3. Лабораторные работы:

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 4.4. Расчетные задания:

Расчетное задание учебным планом не предусмотрено.

4.5. Курсовые проекты:

Разработка БИС информационного измерительного или управляющего устройства, согласованного на входе с предшествующим источником информации или с первичным преобразователем (датчиком) измеряемой величины, а на выходе с дисплеем или иным выходным устройством. БИС может содержать регистры, счетчики, преобразователи кодов, арифметические устройства, схему отображения цифровой информации и другие элементы.

Задание предусматривает разработку логической структуры схемы, библиотеки базовых ячеек, топологии и конструкции кристалла.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Интерактивные занятия включают обсуждение, изучаемых в курсе электронных устройств, оценку их свойств и вариантов реализации в микроэлектронном исполнении. Работа проводятся в компъюторном классе на персональных ЭВМ со специальным программным обеспечением.

Самостоятельная работа включает в себя проработку материала, выполнение курсового проекта и, в связи с этим, освоение компьютерных программ, необходимых для выполнения проекта.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости в течение семестра выполняются две контрольные работы.

На интерактивных занятиях осуществляется выборочный опрос по материалу последних лекций.

Ведется постоянный контроль хода выполнения курсового проекта.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.


В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Соловьев А.К., Проектирование БИС в КМОП базисе, учебное пособие, МЭИ, 2003 г.

2. Савельев О.Ю.,Соловьёв А.К., Проектирование топологии КМОП интегральных схем.

Методические указания по курсу САПР ИС, Москва, МЭИ, 1995 г.

3. Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника, том 1и 2, изд-во Додэка, Москва, 2008 г.

4. Коледов Л.А. Технология и конструкция микросхем, микропроцессоров и микросборок – М.:

Издательство «Лань», 2008 г.

5. Соловьtв А.К., Проектирование БИС в КМОП базисе, учебное пособие, МЭИ, 2003 г.

б) дополнительная литература:

Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учебное пособие для вузов. -2-е изд., перераб. и 1.

доп. –М. Радио и связь, 1990.

Степаненко И.П., Основы теории транзисторов и транзисторных схем, Москва, 2.

энергия, 1973 г.

Ален Ф., Санчес-Синенско Э., Электронные схемы с переключаемыми 3.

конденсаторами, Москва, Радио и связь, 1989 г.

Ратхор Т.С., Цифровые измерения. АЦП/ЦАП. Техносфера, Москва, 2006 г.

4.

Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и PSPICE для схемотехнического моделирования на 5.

ПЭВМ.— М. Радио и связь, 1992 г..

Мурога С., Системное проектирование сверхбольших интегральных схем, том1и2, 6.

Москва, «МИР», 1985 г.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

MathCAD, MATLAB,P-SPICE, Or CAD, MicroCAP, Activ HDL - программы схемотехнического и логического анализа Leonardo Spectrum - программa логического синтеза.

Ledit - программа прорисовки топологии логических элементов, размещения и трассировки, проверки на соответствие КТО.

LVS - программа восстановления электрической схемы по топологии.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, компьютерного класса с аппаратно-программные комплексом.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки «Электроника и наноэлектроника» и программе "Твердотельная микро- и наноэлектроника".

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Соловьев А.К.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Полупроводниковая электроника д.т.н., профессор Мирошникова И.Н.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Программы подготовки: Твердотельная микро- и наноэлектроника.

Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "ОСНОВЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКИ" Цикл: профессиональный Часть цикла: базовая № дисциплины по учебному плану: ИРЭ М. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 1 семестр Лекции 18 час 1 семестр Интерактивные занятия 36 час 1 семестр Лабораторные работы 36 час 1 семестр Расчетные задания, рефераты 1 семестр Объем самостоятельной работы по 54 часа учебному плану (всего) Экзамен 1 семестр Курсовые проекты (работы) Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение современных однокристальных микропроцессоров, алгоритмов функционирования типовых периферийных модулей на их составе, приобретение навыков проектирования цифровых устройств обработки данных на основе микропроцессоров.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

готовностью к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности (ОК-6);

способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1);

способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4);

способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-5);

готовностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК -7);

готовностью определять цели, осуществлять постановку задач проектирования оптоэлектронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения (ПК -8);

способностью разрабатывать технические задания на проектирование технологических процессов производства материалов и изделий электронной техники (в части микропроцессоров) (ПК -11);

готовностью обеспечивать технологичность изделий на основе микропроцессоров и процессов их изготовления, оценивать экономическую эффективность технологических процессов (ПК -14);

готовностью осуществлять авторское сопровождение разрабатываемых устройств, приборов и системы на основе микропроцессоров на этапах проектирования и производства (ПК -15);

готовностью формулировать цели и задачи научных исследований в соответствии с тенденциями и перспективами развития электроники и наноэлектроники, а также смежных областей науки и техники, способностью обоснованно выбирать теоретические и экспериментальные методы и средства решения сформулированных задач (ПК -16);

способностью к организации и проведению экспериментальных исследований с применением современных средств и методов (ПК -19);

способностью делать научно-обоснованные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем на основе микропроцессоров, готовить научные публикации и заявки на изобретения (ПК -20).

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с физическими основами полупроводниковых приборов на основе микропроцессоров (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4);

дать информацию о принципах действия основных полупроводниковых микропроцессоров и методах расчета их характеристик (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 114, 12, 14, 16, 18, 19, 20);

научить методам расчета, моделирования и исследования параметров и характеристик полупроводниковых микропроцессоров (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 7, 12, 17, 18, 19, 20).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по программе "Твердотельная микро- и наноэлектроника" направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах, изучаемых по программам подготовки бакалавров: "Материалы электронной техники", "Твердотельная электроника", "Схемотехника", "Физика полупроводников".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы в виде магистерской диссертации по направлению «Электроника и наноэлектроника».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по физическим основам полупроводниковых приборов на основе микропроцессоров (ОК-1, ПК-4, 7);

физико- технологические основы процессов в полупроводниковых приборах на основе микропроцессоров (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы использования физических эффектов в твердом теле;

в приборах и устройствах на основе микропроцессоров (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы действия и методы расчета основных микропроцессоров, их преимущества и ограничения (ОК-1, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 12, 17, 20);

основные методы и средства измерения параметров и характеристик полупроводниковых приборов на основе микропроцессоров и методы их моделирования (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20).

Уметь:

учитывать современные тенденции развития полупроводниковых приборов на основе микропроцессоров, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 7, 8, 16, 17, 18, 20);

решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств (ПК-17);

применять методы и средства измерения физических параметров полупроводниковых приборов на основе микропроцессоров (ОК-1, ПК-2);

применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования полупроводниковых приборов на основе микропроцессоров (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20) Владеть:

современными методами расчета характеристик полупроводниковых приборов на основе микропроцессоров (ПК-4, 17, 18);

приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-6);

способностью строить физические и математические модели полупроводниковых приборов на основе микропроцессоров, а также использовать программные средства их компьютерного моделирования (ПК -12, 17, 18, 19, 20);

способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения (ПК -20);

готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (ПК -5, 18, 19, 20).

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая контроля Семестр самостоятельную работу раздел № Форма промежуточной успеваемости студентов и п/п аттестации (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк интер лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Обзор современной элементной базы Индивидуальное задание 2 8 2 - - микропроцессоров и к практическому занятию микроконтроллеров (МК) Мониторинг питания в Индивидуальное задание 2 7 8 2 4 - микропроцессорных системах к практическому занятию Система тактирования МК Индивидуальное задание 3 7 8 2 4 - 2 к практическому занятию Mагистрали микропроцессорного Индивидуальное задание 10 8 4 8 - контроллера. Подсистема к практическому занятию памяти МК Индивидуальное задание к практическому Подсистема прерывания МК занятию 16 8 2 4 4 Индивидуальное задание к лабораторной работе Индивидуальное задание к практическому Подсистема ввода/вывода занятию 10 8 2 8 8 Индивидуальное задание к лабораторной работе Индивидуальное задание к практическому Подсистема реального занятию 8 8 4 8 4 времени Индивидуальное задание к лабораторной работе Зачет 4 2 -- -- -- Экзамен устный.

28 -- -- -- Итого: 144 18 36 36 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

1. Обзор современной элементной базы микропроцессоров и микроконтроллеров (МК).

Особенности CISC, RISC и DSP архитектуры центрального процессора. Модульная организация МК: процессорное ядро, системные модули, модули памяти, модули подсистемы ввода/вывода, модули подсистемы реального времени, модули контроллеров последовательного интерфейса.

2. Мониторинг питания в микропроцессорных системах.

Требования к источнику питания микропроцессорных систем. Особенности работы микропроцессорной системы при включении питания, при провалах питающего напряжения, при энергонезависимом питании. Аппаратные и программные средства управления энергопотреблением при работе микропроцессорной системы. Элементная база супервизоров питания МК.

3. Система тактирования МК.

Модули генераторов синхронизации МК: встроенные в МК генератор, встроенный генератор с внешним кварцевым резонатором, система тактирования с умножителем частоты по способу PLL и FLL. Зависимость мощности потребления от частоты тактирования МК.

4. Mагистрали микропроцессорного контроллера. Подсистема памяти МК.

Микропроцессорные системы с раздельными и мультиплексированными магистралями адрес/данные. Временные диаграммы обмена по магистралям, учет необходимых временных параметров при синтезе магистралей микропроцессорного контроллера. Повышение нагрузочной способности магистралей адреса и данных.

5. Адреса в подсистемах.

Селектор адреса в подсистемах с объединенным и раздельным адресным пространством памяти программ и памяти данных. Способы расширения адресного пространства. Модули интерфейса внешней памяти МК.

6. Подсистема прерывания МК.

Порядок обмена сигналами между микропроцессором и внешним устройством в процессе обслуживания запроса на прерывание. Функции контроллера прерывания.

Внутренние и внешние прерывания. Аппаратные средства прерывания: типы входов запросов, особенности их обслуживания, модуль KBI.

7. Способы формирования вектора прерывания в различных системах.

Способы формирования вектора прерывания в различных системах. Программные средства прерывания: обслуживание векторных прерываний и прерываний по полингу, комбинированные системы, вложенные и невложенные прерывания, маскирование запросов на прерывания, системы с программируемым уровнем приоритета.

8. Подсистема ввода/вывода.

Порты ввода/вывода на основе регистров и буферных формирователей. Обмен данными в асинхронном режиме, порядок обмена сигналами квитирования. Особенности схемотехники портов МК. Регистры специальных функций портов МК.

Структура и режимы работы модулей АЦП в МК. Встроенный аналоговый компаратор.

Сравнение технических характеристик встроенных АЦП и ЦАП и интегральных схем АЦП и ЦАП, предназначенных для сопряжения с МК.

9. Подсистема реального времени.

Программируемые таймеры. Подсистемы входного захвата (IC) и выходного сравнения (OC).

Генераторы ШИМ сигнала, организация ЦАП на их основе. Программируемые счетные массивы, процессоры событий. Сторожевой таймер. Специализированные ШИМ генераторы в составе МК класса “Motor Control”.

4.2.2. Интерактивные (практические) занятия Система питания современных МК. Режимы энергосбережения. Обзор современной 1.

базы МК по параметрам потребления энергии.

Пути снижения энергии потребления в приложении. Примеры выбора стратегии 2.

энергопотребления в различных устройствах на МК.

Современные системообразующие интегральные схемы для МК. Схемы мониторинга 3.

питания. Схемы часов реального времени с подсистемой мониторинга питания. Типовые системы питания МК на плате.

Подсистема синхронизации МК. Выбор способа тактирования. Аппаратная и 4.

программная поддержка системы тактирования Порты ввода/вывода МК. Аппаратные и программные аспекты сопряжения с 5.

одиночными светодиодными индикаторами, механическими кнопками/переключателями.

Аппаратные и программные средства устранения механического дребезга контактов.

Программная реализация синхронного конечного автомата.

6.

Сопряжение процессорного ядра с памятью программ и данных по параллельному 7.

интерфейсу. Проектирование селектора адреса.

Расширенный режим работы МК. Модуль интерфейса внешней памяти. Сопряжение в 8.

внешней памятью программ посредством интерфейса внешней памяти.

Подсистема прерывания МК. Модуль внешнего прерывания. Функция KBI линий 9.

портов ввода/вывода МК.

10. Решение задачи синхронного конечного автомата с использованием прерывания по входу IRQ или KBI.

11. Подсистема аналогового ввода. Модуль встроенного АЦП и модуль аналогового компаратора. Режимы работы и типовые программные конструкции для их обслуживания. Программная фиксация «события» на аналоговом входе.

12. Система команд типового драйвера управления ЖК индикатором с параллельным интерфейсом. Сопряжения модуля алфавитно-цифрового ЖК индикатора с МК. Решение задачи отображения на индикаторе измеренной аналоговой величины.

13. Подсистема реального времени МК. Модуль процессора событий. Измерение временных интервалов с использованием режима входного захвата.

14. Подсистема реального времени МК. Модуль процессора событий.

15. Генерация импульсных последовательностей с использованием режимов выходного сравнения и ШИМ. Управление группой светодиодов с реализацией элементов «бегущей» строки с изменяемой яркостью.

16. Рассмотрение примера синтеза замкнутой системы управления нагревателем «регулятор температуры».

17. Рассмотрения примера управления источником питания светодиодов для освещения.

18. Зачетное занятие.

4.3. Лабораторные работы:

№1. Работа с портами ввода/вывода МК.

№2. Программная реализация синхронного (стробируемого внешним сигналом) конечного автомата.

№3. Подсистема прерывания МК и модули аналогового ввода.

№4. Программная реализация алгоритма управления с внешним прерыванием №5. Программная реализация алгоритма управления с использованием модуля АЦП №6. Программная реализация алгоритма управления с использованием модуля аналогового компаратора.

№7. Многорежимный таймер МК. Программная реализация алгоритма управления с прерываниями от таймера.

№8. Управление модулем ЖК индикатора со встроенным драйвером. Программная реализация драйвера вывода информации по параллельному интерфейсу на алфавитно цифровой индикатор.

№9. Зачетное занятие. Выполнение индивидуального задания по разработке и отладке программы, реализующий заданный закон обработки информации в реальном времени.

4.4. Расчетные задания:

Расчетное задание учебным планом не предусмотрено.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме традиционных лекций с использованием презентаций и раздаточного графического материала.

Интерактивные (практические) занятия включают занятия в аудитории с использованием примеров программного кода из учебного пособия на CD-носителе «Основы проектирования устройств управления на микроконтроллерах семейства HCS08 компании Freescale Semiconductor».

Лабораторные работы проводятся в виде традиционных занятий.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, контрольным работам, выполнение самостоятельных заданий к лабораторным работам с использованием программного пакета IDE CodeWarrior класса «Интегрированная среда разработки программного обеспечения микропроцессорных систем».

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются тесты, контрольные работы, контроль выполнения индивидуального домашнего задания к каждой лабораторной работе (задания из электронного задачника), выполнение на лабораторном стенде индивидуального зачетного задания без предварительной домашней подготовки.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен. Экзамен проводится письменно, необходимо выполнить два индивидуальных задания по разработке аппаратной схемы сопряжения МК и организации выполнения некоторого алгоритма в реальном масштабе времени..

Оценка за освоение дисциплины, определяется как: 0,4 (среднеарифметическая оценка за контрольные, тесты, лабораторные занятия) + 0,6 (оценка на экзамене.) В приложение к диплому вносится оценка 1 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.