Departamento de Informática e Estatística

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Programa de Ensino 20201

Aprovado pelo Departamento em: 5-8-2020

  1. Identificação: Visualizar em PDF
    • Disciplina: INE5442 - Circuitos e Sistemas Integrados
    • Carga horária: 72 horas-aula      Teóricas: 60      Práticas: 12
    • Período: 1º semestre de 2020 até a presente data
  2. Curso(s):
    • Ciências da Computação (208)
    • Engenharia Eletrônica (235)
  3. Requisito(s):
    • Ciências da Computação (208)
      • INE5411 - Organização de Computadores I
    • Engenharia Eletrônica (235)
      • INE5406 - Sistemas Digitais
  4. 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).
  5. Objetivo(s):
    • Geral: Abordar os fundamentos de dispositivos MOS, circuitos CMOS e sistemas eletrônicos VLSI, sob uma perspectiva de projeto de sistemas digitais.
    • Específicos:
      1. Familiarizar os estudantes com as diferentes representações de projeto;
      2. Familiarizar os estudantes com as diferentes alternativas de implementação de circuitos e sistemas digitais;
      3. 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.
  6. 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
  7. 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
  8. 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.