Programa de Ensino 20201
Aprovado pelo Departamento em: 5-8-2020
- Identificação:
- Disciplina: INE5442 - Circuitos e Sistemas Integrados
- Carga horária: 72 horas-aula
Teóricas: 60
Práticas: 12
- Período:
1º semestre de 2020 até a presente data
- Curso(s):
- Ciências da Computação (208)
- Engenharia Eletrônica (235)
- Requisito(s):
- Ciências da Computação (208)
- INE5411 - Organização de Computadores I
- Engenharia Eletrônica (235)
- INE5406 - Sistemas Digitais
- Ementa:
- Modelagem simplificada de transistores NMOS e PMOS. O inversor CMOS: característica de transferência, atraso, consumo estático e dinâmico. Lógica combinacional, flip-flops e registradores em CMOS. Estruturas regulares: ULA, PLA, ROM. Princípios básicos de processos de fabricação. Regras geométricas e elétricas de projeto. Scaling. Variabilidade em tecnologias submicrométricas. Estilos full e semi-custom, lógica programável pelo usuário. Leiaute. Níveis de abstração, metodologias de projeto e ferramentas de EDA (simuladores, analisadores, extratores, ferramentas de verificação e síntese).
- Objetivo(s):
- Geral: Abordar os fundamentos de dispositivos MOS, circuitos CMOS e sistemas eletrônicos VLSI, sob uma perspectiva de projeto de sistemas digitais.
- Específicos:
- Familiarizar os estudantes com as diferentes representações de projeto;
- Familiarizar os estudantes com as diferentes alternativas de implementação de circuitos e sistemas digitais;
- Familiarizar os estudantes com o fluxo de projeto de circuitos digitais, informando-os sobre as diferentes classes de ferramentas e sobre o seu uso em distintas metodologias.
- Conteúdo Programático:
- Evolução tecnológica e representação de projeto [2 horas-aula]
- Desafios de projeto decorrentes da evolução tecnológica
- Níveis de abstração para representação de projeto
- Métricas de qualidade de um circuito digital [2 horas-aula]
- Custo do circuito integrado
- Funcionalidade e Robustez
- Desempenho
- Consumo de energia e potência
- O processo de fabricação [8 horas-aula]
- Fabricação de circuitos integrados CMOS
- Regras de projeto
- Encapsulamento de circuitos integrados
- Tendências da tecnologia de processo
- Variabilidade em tecnologias sub-micrométricas
- Os dispositivos eletrônicos [8 horas-aula]
- O diodo
- O transistor MOS(FET)
- Os meios de conexão [6 horas-aula]
- Parâmetros das conexões: capacitância, resistência e indutância
- Modelos elétricos de meios de conexão
- O inversor CMOS [8 horas-aula]
- Operação
- Comportamento estático
- Comportamento dinâmico
- Potência e energia
- Impacto do “scaling”
- Circuitos combinacionais em CMOS [6 horas-aula]
- Circuitos CMOS estáticos
- Circuitos CMOS dinâmicos
- Circuitos sequenciais em CMOS [6 horas-aula]
- Latches e registradores estáticos
- Latches e registradores dinâmicos
- Circuitos seqüenciais não-biestáveis
- Alternativas de temporização
- Alternativas de implementação para circuitos digitais [6 horas-aula]
- Projeto “Full custom” e “Semi custom”
- Projeto baseado em estruturas regulares (“arrays”)
- Blocos aritméticos [6 horas-aula]
- Somadores
- Multiplicadores
- Deslocadores
- Memória e estruturas regulares [8 horas-aula]
- Classificação das memórias e principais subcomponentes
- O núcleo da memória
- Confiabilidade e rendimento
- Consumo de potência em memórias
- Exemplos de memórias e estruturas regulares
- Ferramentas de projeto [6 horas-aula]
- Ferramentas de síntese automática
- Ferramentas de análise
- Ferramentas de verificação
- Bibliografia Básica:
- UYEMURA, John P. CMOS Logic Circuit Design. 1st ed. 2001. New York, NY: Springer, 2001. xx, 528 p ISBN 9780306475290. Disponível em: https://doi.org/10.1007/b117409
- XIU, Liming. VLSI Circuit Design Methodology Demystified: a conceptual taxonomy. Hoboken, New Jersey.: Wiley-IEEE Press, 2008. ISBN 978-0-470-12742-1 Disponível em https://ieeexplore.ieee.org/book/5361012
- Bibliografia Complementar:
- WESTE, Neil H. E.; HARRIS, David Money. CMOS VLSI Design: a circuits and systems perspective. Fourth edition. Boston, MA.: Addison Wesley, 2011. ISBN 978-0-321-54774-3
- RABAEY, Jan M.; CHANDRAKASAN, Anantha; NIKOLIC, Borivoje. Digital Integrated Circuits: a Design Perspective, 3rd edition, Prentice Hall, USA, 2008.