Fundamentals of CMOS Technology for Analog Design and Standard Cells

Worum geht's

Du lernst die grundlegenden Prinzipien der CMOS-Technologie und wie verschiedene Technologien (z. B. planare MOSFETs, FDSOI, FinFET, Nanosheet) die Kennzahlen von Schaltungen beeinflussen. Außerdem verstehst Du Standardcells aus analoger und digitaler Perspektive, deren Layout und Bibliotheksaufbau sowie Einflüsse von Variabilität, Temperatur, Spannung und Alterung auf Zuverlässigkeit und Performance.

Was du danach kannst

Grundprinzipien der CMOS-Technologie verstehen
Einfluss unterschiedlicher Transistor-Technologien auf Schaltungskennzahlen kennen
Funktionsweise von Standardcells aus analoger und digitaler Sicht beherrschen
Auswirkungen von Variabilität, Temperatur und Spannung auf Leistung und Zuverlässigkeit einschätzen
Wichtige elektrische Transistorparameter und deren Einfluss auf Schaltungen kennen
Grundlagen von Layout für Standardcells und Aufbau von Standardcell-Bibliotheken erlernen

Aus was das Modul besteht

VorlesungEinführung in Konzepte der CMOS-Technologie und deren Beziehung zu analogen Schaltungen und Standardcells; Diskussionen zur Transistorbetrieb und technologischen Herausforderungen
Tutorien/ÜbungenPraktische Übungen zu Transistorbetrieb, SPICE-Simulationen, Standardcell-Design und Layout sowie Lektüre und Diskussion wissenschaftlicher Artikel
AbschlussprojektVierwöchiges Projekt am Ende der Vorlesungszeit, das die behandelten Aspekte integriert; erfolgreiche Projektdurchführung kann Bonus auf die Note geben

Lehrmethode

Vorlesungen mit visuellen Hilfsmitteln (PowerPoint, Tafel)Vermittlung von Grundkonzepten und Diskussion technischer Fragestellungen
Praktische Tutorien (Simulationen, Design, Layout)Einüben von konkreten Fertigkeiten wie SPICE-Simulation und Standardcell-Entwurf
Lektüre und Diskussion wissenschaftlicher PapersVertiefung und kritische Auseinandersetzung mit aktuellen Forschungsergebnissen

Solltest du schon können

Grundkenntnisse in Schaltungstechnikempfohlen
Grundkenntnisse in Transistorenempfohlen

Prüfung

KlausurProjektPraktische Arbeiten

Schriftliche Klausur, Dauer 75 Minuten. Inhaltlich werden Grundlagen der CMOS-Technologie, Transistorbetrieb, Konzepte analoger Schaltungen und Standardcells sowie der Einfluss von Betriebspunkten (Spannung, Temperatur) auf Leistungskennzahlen geprüft. Zudem sind Aufgaben zu Optimierung von Standardcells und Auswirkungen von Variabilität/Alterung enthalten. Zusätzlich praktische Arbeiten im Kurs (Schematic, Layout, Parasitik-Extraction, Simulation) und ein abschließendes Projekt; das erfolgreiche Projekt kann einen Notenbonus von 0.3 ergeben.

Literatur

Basics of CMOS Cell Design - ISBN: 9780070599338
Erik Bruun - CMOS Analog IC Design: Fundamentals
Nanometer CMOS ICs - ISBN: 978-3-031-64248-7
Ausgewählte wissenschaftliche Papers (werden mitgeteilt)

Termine

Vorlesung mit ÜbungFundamentals of CMOS Technology for Analog Design and Standard Cells2 Gruppen zur Wahl

ADi.15:00–16:30
2999, Seminarraum (0509.03.999)
15× · 13.10.–02.02.
- 13.10.
- 20.10.
- 27.10.
- 03.11.
- 10.11.
- 17.11.
- 24.11.
- 01.12.
- 08.12.
- 15.12.
- 22.12.
- 12.01.
- 19.01.
- 26.01.
- 02.02.
BDo.15:00–16:30
2999, Seminarraum (0509.03.999)
14× · 15.10.–04.02.
- 15.10.
- 22.10.
- 29.10.
- 05.11.
- 12.11.
- 19.11.
- 26.11.
- 10.12.
- 17.12.
- 07.01.
- 14.01.
- 21.01.
- 28.01.
- 04.02.

Aus dem laufenden Semester, unverbindlich. Von mehreren Gruppen besucht man eine; der Stundenplan schlägt automatisch die mit den wenigsten Überschneidungen vor.

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